JP4238437B2 - 半導体力学量センサとその製造方法 - Google Patents
半導体力学量センサとその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4238437B2 JP4238437B2 JP30432399A JP30432399A JP4238437B2 JP 4238437 B2 JP4238437 B2 JP 4238437B2 JP 30432399 A JP30432399 A JP 30432399A JP 30432399 A JP30432399 A JP 30432399A JP 4238437 B2 JP4238437 B2 JP 4238437B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- groove
- cavity
- beam structure
- vibrator
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
- B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
- B81B3/0086—Electrical characteristics, e.g. reducing driving voltage, improving resistance to peak voltage
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
- G01C19/5656—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams the devices involving a micromechanical structure
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/0802—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/13—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position
- G01P15/131—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position with electrostatic counterbalancing means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/02—Sensors
- B81B2201/0228—Inertial sensors
- B81B2201/0235—Accelerometers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
- B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
- B81B2203/0136—Comb structures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
- B81B2203/03—Static structures
- B81B2203/0315—Cavities
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
- B81B2203/04—Electrodes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0808—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
- G01P2015/0811—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0814—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for translational movement of the mass, e.g. shuttle type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可動電極を有する梁構造体を具備し、例えば、加速度やヨーレートや振動等の力学量を検出する半導体力学量センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加速度やヨーレートや振動等を検出する半導体力学量センサが、特開平９−２１１０２２号公報に開示されている。このセンサはマイクロマシニング技術を用いて半導体基板を加工して可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向する固定電極を半導体基板に作り込んだものである。以下、この種のセンサを詳しく説明する。
【０００３】
図８３に、半導体加速度センサの平面図を示す。また、図８４〜図８７に、図８３におけるＧ−Ｇ断面図、Ｈ−Ｈ断面図、Ｉ−Ｉ断面図、Ｊ−Ｊ断面図をそれぞれ示す。
【０００４】
図８３，８４において、基板５００の上面には、単結晶半導体材料よりなる梁構造体５０１が配置されている。梁構造体５０１は、基板５００側から突出する４つのアンカー部５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄにより架設されており、基板５００の上面において所定間隔を隔てた位置に配置されている。梁構造体５０１は、梁部５０３，５０４と質量部５０５と櫛歯状の可動電極５０６ａ〜５０６ｄ，５０７ａ〜５０７ｄを有する。基板５００の上面には第１の固定電極５０８ａ〜５０８ｄ，５０９ａ〜５０９ｄと第２の固定電極５１０ａ〜５１０ｄ，５１１ａ〜５１１ｄが固定されている。各固定電極５０８ａ〜５０８ｄ，５０９ａ〜５０９ｄ，５１０ａ〜５１０ｄ，５１２ａ〜５１２ｄは、基板５００側から突出するアンカー部５１２により支持されており、基板５００の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された梁構造体５０１の可動電極５０６ａ〜５０６ｄ，５０７ａ〜５０７ｄの側面と対向している。梁構造体５０１の可動電極５０６ａ〜５０６ｄ，５０７ａ〜５０７ｄと固定電極５０８ａ〜５０８ｄ，５１０ａ〜５１０ｄ，５０９ａ〜５０９ｄ，５１１ａ〜５１１ｄとの間でコンデンサが形成される。
【０００５】
基板５００は、図８４に示すように、シリコン基板５１３の上に、ポリシリコン薄膜５１４と下層側絶縁体薄膜５１５と導電性薄膜５１６と上層側絶縁体薄膜５１７とを積層した構造となっている。導電性薄膜５１６により、図８３に示すように、４つの配線パターン５１８〜５２１が形成され、配線パターン５１８〜５２１が固定電極５０８ａ〜５０８ｄ，５１０ａ〜５１０ｄ，５０９ａ〜５０９ｄおよび５１１ａ〜５１１ｄの配線となっている。
【０００６】
そして、加速度が基板表面に平行な方向に作用したときの梁構造体５０１の変位を、可動電極と固定電極とによりコンデンサの容量変化として測定することにより、加速度の大きさを求めるようにしている。
【０００７】
加速度センサの製造は、次のように行われる（以下、図８３中のＫ−Ｋ断面での工程図に従って説明する）。
まず、図８８に示すように、単結晶シリコン基板５３０を用意し、このシリコン基板５３０に溝５３１をパターン形成する。そして、シリコン基板５３０に対し静電容量検出を行うための電極とするためにリン拡散等により不純物を導入する。そして、図８９に示すように、シリコン基板５３０の上に犠牲層用薄膜としてのシリコン酸化膜５３２を成膜し、さらに、シリコン酸化膜５３２の表面を平坦化する。その後、図９０に示すように、犠牲層エッチング時のエッチングストッパとなるシリコン窒化膜５３４を成膜する。そして、シリコン窒化膜５３４とシリコン酸化膜５３２との積層体に対し、アンカー部を形成する領域に、開口部５３５ａ〜５３５ｃを形成する。
【０００８】
引き続き、図９１に示すように、開口部５３５ａ〜５３５ｃおよびシリコン窒化膜５３４の上にポリシリコン薄膜５３６を成膜し、その後、リン拡散等により不純物を導入して導電性薄膜とし、さらに、フォトリソグラフィを経て配線パターン５３６ａと下部電極５３６ｂ（図８７参照）とアンカー部５３６ｃを形成する。そして、図９２に示すように、ポリシリコン薄膜５３６およびシリコン窒化膜５３４の上にシリコン酸化膜５３７を成膜する。さらに、図９３に示すように、シリコン酸化膜５３７の上に貼り合わせ用薄膜としてのポリシリコン薄膜５３８を成膜し、貼り合わせのためにポリシリコン薄膜５３８の表面を機械的研磨等により平坦化する。
【０００９】
さらに、図９４に示すように、シリコン基板５３０とは別の単結晶シリコン基板５３９を用意し、ポリシリコン薄膜５３８の表面とシリコン基板５３９とを貼り合わせる。そして、図９５に示すように、シリコン基板５３０，５３９を表裏逆にして、シリコン基板５３０側を機械的研磨等により研磨等を行い薄膜化する。この後、図９６に示すように、層間絶縁膜５４０を成膜し、フオトリソグラフィを経てドライエッチング等によりコンタクトホールを形成する。そして、層間絶縁膜５４０の上の所定領域にシリコン窒化膜５４１を形成し、さらに、アルミ電極５４２を成膜・フォトリソグラフィを経て形成する。
【００１０】
最後に、図９７に示すように、ＨＦ系のエッチング液によりシリコン酸化膜５３２をエッチング除去し、可動電極を有する梁構造体を可動とする。つまり、エッチング液を用いた犠牲層エッチングにより所定領域のシリコン酸化膜５３２を除去して、シリコン基板５３０に梁構造体５０１および固定電極（５０８ａ，５０８ｂ等）を形成する。
【００１１】
このようにして、貼り合わせ基板を用いた半導体加速度センサを形成することができる。
ところが、このような半導体力学量センサにおいては、センサの構造上、可動電極および各固定電極の電気的分離を行う必要があるとともに、分離した電極からの配線の取り回しを行う必要があり、センサの構造が複雑になってしまう。また、図９４で示したように、基板（基板５３０と５３９）の貼り合わせ工程が存在するため、コストダウンが図りにくいという問題点がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上述した技術的背景に鑑みなされたもので、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、新規なる電気的分離構造を採用した半導体力学量センサとその製造方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の半導体力学量センサによれば、単層の半導体基板に形成した空洞と電気的絶縁材料が埋め込まれた状態で空洞に達する溝によりベースプレート部と枠部と梁構造体と固定電極とが区画されるとともに、可動電極と枠部との間および固定電極と枠部との間に形成された溝に埋め込まれた電気的絶縁材料により電極が電気的に分離される。
【００１４】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、単層の半導体基板を用いているためセンサの断面構造を簡単化することができる。
【００１５】
請求項２に記載の半導体力学量センサの製造方法によれば、ベースプレート部と、枠部と、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、梁構造体の可動電極に対向して配置された固定電極とを備えた半導体力学量センサの製造方法として、単層の半導体基板の上面から異方性エッチングが行われ、可動および固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝が形成されるとともに、当該溝が絶縁材料で埋め込まれる。そして、この第１の溝が絶縁材料で埋め込まれた後、半導体基板の上面から異方性エッチングが行われ、枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第２の溝が形成されるとともに、当該溝の底面を除く溝の側壁に保護膜が形成される。さらに、第２の溝の底面から半導体基板に対し等方性エッチングが行われ、絶縁材料が埋め込まれた第１の溝に達するように横方向に延びる空洞が形成され、空洞の下に位置するベースプレート部と、空洞および第２の溝の横に位置する枠部と、梁構造体と、固定電極とが区画形成される。その結果、請求項１に記載の半導体力学量センサが製造される。
【００１６】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、製造時のスタートウエハとして単層の半導体基板を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。
【００１７】
ここで、請求項１に記載の半導体力学量センサにおいて、請求項３に記載のように、ベースプレート部上に立設した電気的絶縁材料よりなる柱にて固定電極と梁構造体の少なくとも一方を支持するようにすると、固定電極と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が狭い場合にも、絶縁材料の柱を用いて容易に固定電極と梁構造体の少なくも一方を支持することができる。つまり、固定電極と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が広くないと、固定電極と梁構造体の少なくも一方をベースプレート部に固定することができないが、このような手法を採ることにより、狭い領域でも固定電極と梁構造体の少なくとも一方を配置でき、また、この部材をベースプレート部から完全に絶縁することができる。特に、変形を最小限に抑えたい場合（例えば、加速度センサ）に有益である。
【００１８】
請求項４に記載の半導体力学量センサの製造方法によれば、ベースプレート部と、枠部と、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、梁構造体の可動電極に対向して配置された固定電極とを備えた半導体力学量センサの製造方法として、単層の半導体基板の上面から異方性エッチングが行われ、可動および固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝、および固定電極と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部から支持するための第１の溝よりも深い縦方向に延びる第２の溝が形成されるとともに、これら溝が絶縁材料で埋め込まれる。そして、第１および第２の溝が絶縁材料で埋め込まれた後、半導体基板の上面から異方性エッチングが行われ、枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第３の溝が形成されるとともに、当該溝の底面を除く溝の側壁に保護膜が形成される。さらに、第３の溝の底面から半導体基板に対し第２の溝内の絶縁材料の下端が露出せず、かつ絶縁材料が埋め込まれた第１の溝に達するように等方性エッチングが行われて横方向に延びる空洞が形成され、空洞の下に位置するベースプレート部と、空洞および第３の溝の横に位置する枠部と、梁構造体と、固定電極とが区画形成される。その結果、請求項３に記載の半導体力学量センサが製造される。
【００１９】
このようにしても、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、製造時のスタートウエハとして単層の半導体基板を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。
【００２０】
請求項５に記載の半導体力学量センサによれば、ＳＯＩ基板の半導体層に形成した空洞と電気的絶縁材料が埋め込まれた状態で空洞に達する溝によりベースプレート部と枠部と梁構造体と固定電極とが区画されるとともに、可動電極と枠部との間および固定電極と枠部との間に形成された溝に埋め込まれた電気的絶縁材料により電極が電気的に分離される。
【００２１】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、ＳＯＩ基板を用いているためセンサの断面構造を簡単化することができる。
【００２２】
請求項６に記載の半導体力学量センサの製造方法によれば、ベースプレート部と、枠部と、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、梁構造体の可動電極に対向して配置された固定電極とを備えた半導体力学量センサの製造方法として、支持基板の上に埋込絶縁膜を介して半導体層が形成されたＳＯＩ基板における半導体層の上面から異方性エッチングが行われ、可動および固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝が形成されるとともに、当該溝が絶縁材料で埋め込まれる。そして、第１の溝が絶縁材料で埋め込まれた後、半導体層の上面から異方性エッチングが行われ、枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第２の溝が形成されるとともに、当該溝の底面を除く溝の側壁に保護膜が形成される。さらに、第２の溝の底面から半導体層に対し埋込絶縁膜をエッチングストッパとした等方性エッチングが行われ、絶縁材料が埋め込まれた第１の溝に達するように横方向に延びる空洞が形成され、空洞の下に位置するベースプレート部と、空洞および第２の溝の横に位置する枠部と、梁構造体と、固定電極とが区画形成される。その結果、請求項５に記載の半導体力学量センサが製造される。
【００２３】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、製造時のスタートウエハとしてＳＯＩ基板を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。
【００２４】
また、埋込絶縁膜をエッチングストッパとして用いる、即ち、埋込絶縁膜が露出すれば、それ以上、下向きのエッチングは進まないことから、可動電極とベースプレート部の間隔（エアギャップ）が制御し易い。
【００２５】
ここで、請求項５に記載の半導体力学量センサにおいて、請求項７に記載のように、ベースプレート部上に立設した電気的絶縁材料よりなる柱にて固定電極と梁構造体の少なくとも一方を支持するようにすると、固定電極と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が狭い場合にも、絶縁材料の柱を用いて容易に固定電極と梁構造体の少なくとも一方を支持することができる。つまり、固定電極と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が広くないと、固定電極と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部に固定することができないが、このような手法を採ることにより、狭い領域でも固定電極と梁構造体の少なくとも一方を配置でき、また、この部材をベースプレート部から完全に絶縁することができる。特に、変形を最小限に抑えたい場合（例えば、加速度センサ）に有益である。
【００２６】
請求項８に記載の半導体力学量センサの製造方法によれば、ベースプレート部と、枠部と、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、梁構造体の可動電極に対向して配置された固定電極とを備えた半導体力学量センサの製造方法として、支持基板の上に埋込絶縁膜を介して半導体層が形成されたＳＯＩ基板における半導体層の上面から異方性エッチングが行われ、可動および固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝、および固定電極と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部から支持するための第１の溝よりも深く埋込絶縁膜に達する縦方向に延びる第２の溝が形成されるとともに、これら溝が絶縁材料で埋め込まれる。そして、第１および第２の溝が絶縁材料で埋め込まれた後、半導体基板の上面から異方性エッチングが行われ、枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第３の溝が形成されるとともに、当該溝の底面を除く溝の側壁に保護膜が形成される。
さらに、第３の溝の底面から半導体層に対し埋込絶縁膜をエッチングストッパとした等方性エッチングが行われ、絶縁材料が埋め込まれた第１の溝に達するように横方向に延びる空洞が形成され、空洞の下に位置するベースプレート部と、空洞および第３の溝の横に位置する枠部と、梁構造体と、固定電極とが区画形成される。その結果、請求項７に記載の半導体力学量センサが製造される。
【００２７】
このようにしても、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、製造時のスタートウエハとしてＳＯＩ基板を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。
【００２８】
また、埋込絶縁膜にまで達する溝（絶縁材料）により、エッチング工程において横方向へのエッチングを抑えることができ、センサをプロセスの不安定性に左右されず安定して製造することができる。
【００２９】
請求項９に記載の半導体力学量センサによれば、ＳＯＩ基板における支持基板に形成した空洞と埋込絶縁膜に形成した透孔と半導体層に形成した空洞と電気的絶縁材料が埋め込まれた状態で空洞に達する溝により、１次振動子用ベースプレート部と１次振動子用枠部と１次振動子と１次振動子励振用固定電極が区画されるとともに、１次振動子における半導体層に形成した空洞と電気的材料が埋め込まれた状態で空洞に達する溝により、２次振動子用ベースプレート部と２次振動子用枠部と梁構造体と２次振動子用固定電極とが区画形成される。また、可動電極と枠部との間および固定電極と枠部との間に形成された溝に埋め込まれた電気的絶縁材料により電極が分離される。
【００３０】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサ、特に励振型ヨーレートセンサにおいて、ＳＯＩ基板を用いているためセンサの断面構造を簡単化することができる。
【００３１】
請求項１０に記載の半導体力学量センサの製造方法によれば、１次振動子用ベースプレート部と、１次振動子用枠部と、可動電極を有する１次振動子と、１次振動子の可動電極に対向して配置された１次振動子励振用固定電極と、２次振動子用ベースプレート部と、２次振動子用枠部と、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、２次振動子用固定電極とを備えた半導体力学量センサの製造方法として、支持基板の上に埋込絶縁膜を介して半導体層が形成されたＳＯＩ基板における半導体層の上面から異方性エッチングが行われ、可動電極を枠部から電気的に絶縁するとともに固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝が形成され、さらに、当該溝が絶縁材料で埋め込まれる。そして、第１の溝が絶縁材料で埋め込まれた後、半導体層の上面から異方性エッチングが行われ、１次振動子用ベースプレート部と１次振動子用枠部と１次振動子と１次振動子励振用固定電極と２次振動子用ベースプレート部と２次振動子用枠部と梁構造体と２次振動子用固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第２の溝が形成されるとともに、当該溝の底面を除く溝の側壁に保護膜が形成される。さらに、第２の溝の底面から半導体層に対し縦方向に延びる第３の溝が形成されるとともに、第３の溝での底面の埋込絶縁膜に対し縦方向に延びる透孔が形成される。その後、第３の溝および透孔から半導体層および支持基板に対し等方性エッチングが行われ、絶縁材料が埋め込まれた第１の溝に達するように横方向に延びる空洞が形成され、１次振動子用ベースプレート部と１次振動子用枠部と１次振動子と１次振動子励振用固定電極と２次振動子用ベースプレート部と２次振動子用枠部と梁構造体と２次振動子用固定電極が区画形成される。その結果、請求項９に記載の半導体力学量センサを製造することができる。
【００３２】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサ、特に、特に励振型ヨーレートセンサにおいて、製造時のスタートウエハとしてＳＯＩ基板を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。
【００３３】
ここで、請求項１１，１２に記載のように、溝を埋め込む材料として、絶縁材料または、絶縁材料で被われた材料を用いるとよい。ここで、絶縁分離するための溝に埋め込む材料して、シリコン酸化膜で覆われた材料（例えば、ポリシリコン）を形成することにより、酸化膜単体で埋め込む場合に比べ、低応力のポリシリコンの存在にて溝に発生する応力を小さくすることができる。
【００３４】
また、請求項１３に記載のように、保護膜として酸化膜を用いることができ、特に、請求項１４に記載のように、酸化膜として熱酸化膜を用いることができる。また、請求項１５に記載のように、酸化膜として、酸素プラズマ処理により形成したものを用いることができる。
【００３５】
また、請求項１６に記載のように、保護膜として、溝形成のためのエッチングの際に生じる保護膜を用いてもよい。この場合には、熱酸化に比べ、簡単に側壁保護膜を形成することができ、また熱工程が加わらないため、アルミ成膜による配線工程後にもこの製造方法を使用することができる。
【００３６】
また、請求項１７に記載のように、可動および固定電極を枠部から電気的に絶縁するための溝の平面構造として、枠部から突出する部位における中央部を先端側に張り出す形状にすると、等方性エッチングを行ったときに、枠部から突出する部位の下面中央部が最もエッチングの進行が遅いが、このような形状とすることにより、早期にエッチングを終了させることができる。つまり、枠部から突出する部位の下面中央部に被エッチング材料が残ったタイミングでエッチングを終了しても中央部を先端側に張り出す溝に配置した絶縁材料により枠部から電気的に絶縁することができる。
【００３８】
また、請求項１８に記載のように、請求項１，５，９のいずれか１項に記載の半導体力学量センサにおいて、前記溝を埋め込んだ電気的絶縁材料は前記空洞に対して突き出ているものとすると、絶縁を確実に行えるので、好ましいものとなる。
【００３９】
また、請求項１９に記載のように、請求項２，４，６，８，１０のいずれか１項に記載の半導体力学量センサの製造方法において、前記溝の側壁保護膜を最終工程までに取り除くようにすると、側壁保護膜が経時変化等により剥離する可能性があるが、これを回避してセンサの信頼性向上を図ることができる。
【００４０】
また、請求項２０に記載のように、請求項２，４，６，８，１０のいずれか１項に記載の半導体力学量センサの製造方法において、前記梁構造体上の配線材以外の膜の少なくともその一部を最終工程までに取り除くようにすると、当該膜が残っている場合にはその膜の残留応力により梁構造体が変形しやすいが（特に、梁構造体の厚さが小さい場合）、これを回避することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
【００４２】
図１，２には、本実施形態における加速度センサを示す。図１は、加速度センサの平面図であり、図２は、加速度センサの斜視図である。また、図３には図１のＡ−Ａ線での断面を、図４には図１のＢ−Ｂ線での断面を示す。
【００４３】
図５は加速度センサの配線を取り除いた状態での斜視図を示している。つまり、図２は、本センサの配線を含む斜視図であり、これに対し、図５では配線を除いたものとなっている。
【００４４】
図３において、単層の半導体基板としてのシリコン基板１の内部には空洞２が形成されており、この空洞２は所定の厚さｔを有し、かつ、横方向（水平方向）に延びている。基板１における空洞２の下の部位がベースプレート部３となっている。つまり、空洞２によりベースプレート部３が区画され、空洞２の下にベースプレート部３が位置している。また、基板１における空洞２の上の部位において、図１，３に示すように、溝４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが形成され、この溝４ａ〜４ｄは縦方向に延び、かつ、空洞２に達している。この空洞２および溝４ａ〜４ｄにより、図５に示すように、四角枠部５および梁構造体６が区画形成されている。四角枠部５は、空洞２および溝４ａ，４ｂの横に位置し、ベースプレート部３の上面に立設されている。この四角枠部５は基板１の側壁にて構成されている。また、梁構造体６は、空洞２の上に位置し、四角枠部５から延びている。このとき、梁構造体６はベースプレート部３の上面から所定の間隔ｔをおいて配置されている。さらに、空洞２および溝４ａ，４ｂにより、固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ｄ〜２３ｄが区画され、これら固定電極は空洞２の上に位置し、四角枠部５から延びている（詳細は後述する）。
【００４５】
図５において、梁構造体６は、アンカー部７，８と、梁部９，１０と、質量部１１と、可動電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを備えている。四角枠部５における対向する内壁面においてアンカー部７，８が突設され、アンカー部７，８には梁部９，１０を介して質量部１１が連結支持されている。つまり、質量部１１は、四角枠部５の内方においてアンカー部７，８により架設され、かつ、ベースプレート部３の上面において所定間隔ｔを隔てた位置に配置されている。
【００４６】
アンカー部７，８と梁部９，１０との間には絶縁溝１４ａ，１４ｂが形成され、その内部には酸化膜等の電気的絶縁材料１５ａ，１５ｂが配置され、この絶縁材料１５ａ，１５ｂにて電気的に絶縁されている。
【００４７】
質量部１１における一方の側面からは４つの可動電極１２ａ〜１２ｄが突出している。また、質量部１１における他方の側面からは４つの可動電極１３ａ〜１３ｄが突出している。可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄは、等間隔で平行に延びる櫛歯状の形状になっている。このように、梁構造体６は、力学量である加速度により変位する可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄを有する。
【００４８】
図５において、四角枠部５の内壁面における可動電極１２ａ〜１２ｄと対向する面には、第１の固定電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄおよび第２の固定電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが固定されている。第１の固定電極１６ａ〜１６ｄはベースプレート部３の上面に所定間隔ｔを隔てた位置に配置され、可動電極１２ａ〜１２ｄの一方の側面と対向している。同様に、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄはベースプレート部３の上面に所定間隔ｔを隔てた位置に配置され、可動電極１２ａ〜１２ｄの他方の側面と対向している。ここで、第１の固定電極１６ａ〜１６ｄと四角枠部５との間には絶縁溝１８ａ〜１８ｄ（図３参照）が形成され、その内部には酸化膜等の電気的絶縁材料１９ａ〜１９ｄ（図３参照）が配置され、この絶縁材料１９ａ〜１９ｄにて電気的に絶縁されている。同様に、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄと四角枠部５との間には絶縁溝２０ａ〜２０ｄ（図４参照）が形成され、その内部には酸化膜等の電気的絶縁材料２１ａ〜２１ｄ（図４参照）が配置され、この絶縁材料２１ａ〜２１ｄにて電気的に絶縁されている。
【００４９】
同様に、図５において、四角枠部５の内壁面における可動電極１３ａ〜１３ｄと対向する面には、第１の固定電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄおよび第２の固定電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが固定されている。第１の固定電極２２ａ〜２２ｄはベースプレート部３の上面に所定間隔ｔを隔てた位置に配置され、可動電極１３ａ〜１３ｄの一方の側面と対向している。同様に、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄはベースプレート部３の上面に所定間隔ｔを隔てた位置に配置され、可動電極１３ａ〜１３ｄの他方の側面と対向している。ここで、第１の固定電極２２ａ〜２２ｄと四角枠部５との間には絶縁溝２４ａ〜２４ｄ（図３参照）が形成され、その内部には酸化膜等の電気的絶縁材料２５ａ〜２５ｄ（図３参照）が配置され、この絶縁材料２５ａ〜２５ｄにて電気的に絶縁されている。同様に、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄと四角枠部５との間には絶縁溝２６ａ〜２６ｄ（図４参照）が形成され、その内部には酸化膜等の電気的絶縁材料２７ａ〜２７ｄ（図４参照）が配置され、この絶縁材料２７ａ〜２７ｄにて電気的に絶縁されている。
【００５０】
このように本実施形態においては、トレンチ溝を酸化膜等で埋め込んだ絶縁材料１５ａ，１５ｂ，１９ａ〜１９ｄ，２１ａ〜２１ｄ，２５ａ〜２５ｄ，２７ａ〜２７ｄを介して可動および固定電極が四角枠部５に支持されるとともに、ベースプレート部３側から電気的に絶縁されている。
【００５１】
図２に示すように、第１の固定電極１６ａ〜１６ｄは配線２８により外部に電位が取り出され、また、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄは配線２９により外部に電位が取り出されている。同様に、第１の固定電極２２ａ〜２２ｄは配線３０により外部に電位が取り出され、また、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄは配線３１により外部に電位が取り出されている。より詳しくは、図３に示すように、第１の固定電極１６ａ〜１６ｄ，２２ａ〜２２ｄからは、酸化膜３２，３３上に形成されている配線２８，３０によりコンタクト部３４，３５を通して四角枠部５と電気的に絶縁を保った状態で外部に電位が取り出されている。また、図４に示すように、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄ，２３ａ〜２３ｄからは、酸化膜３２，３３上に形成されている配線２９，３１によりコンタクト部３６，３７を通して四角枠部５と電気的に絶縁を保った状態で外部に電位が取り出されている。
【００５２】
また、図２に示すように、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄの電位は質量部１１と梁部９，１０を通し、配線３８，３９により（詳しくは、梁部９，１０に設けられているコンタクト部を通じて）外部に電位が取り出されている。
【００５３】
一方、基板１に形成された溝の側壁には保護膜が形成されている。図３，４では、質量部１１、固定電極１６ｂ，１７ａ，２２ｂ，２３ａの側壁に、それぞれ保護膜が形成されている状態を示す。つまり、図３，４に示すように、質量部１１の側壁には保護膜４０が、固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄの側壁には保護膜４１，４２がそれぞれが形成されている。さらに、基板１の上面には（図３，４では、四角枠部５、質量部１１、固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄの上部には）、酸化膜３２，３３が形成されている。
【００５４】
このように本実施形態の半導体加速度センサは、図３，５に示すように、ベースプレート部３が空洞２により区画され、四角枠部５が空洞２および溝４ａ，４ｂにより区画され、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄを有する梁構造体６が空洞２および溝４ａ〜４ｄにより区画され、固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ｄ〜２３ｄが空洞２および溝４ａ，４ｂにより区画されている。また、溝１４ａ，１４ｂ，１８ａ〜１８ｄ，２０ａ〜２０ｄ，２４ａ〜２４ｄ，２６ａ〜２６ｄが、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄと四角枠部５との間および固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ｄ〜２３ｄと四角枠部５との間に形成され、電気的絶縁材料１５ａ，１５ｂ，１９ａ〜１９ｄ，２１ａ〜２１ｄ，２５ａ〜２５ｄ，２７ａ〜２７ｄが埋め込まれている。
【００５５】
よって、シリコン基板１に形成した空洞２と溝４ａ〜４ｄによりベースプレート部３と四角枠部５と梁構造体６と固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ｄ〜２３ｄとが区画されるとともに、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄと四角枠部５との間および固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ｄ〜２３ｄと四角枠部５との間に形成された溝１４ａ，１４ｂ，１８ａ〜１８ｄ，２０ａ〜２０ｄ，２４ａ〜２４ｄ，２６ａ〜２６ｄに埋め込まれた電気的絶縁材料１５ａ，１５ｂ，１９ａ〜１９ｄ，２１ａ〜２１ｄ，２５ａ〜２５ｄ，２７ａ〜２７ｄにより電極が電気的に分離されている。
【００５６】
このように、１枚のシリコン基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、単層の半導体基板、即ち、単結晶シリコン基板１を用いているためセンサの断面構造を簡単化することができる。
【００５７】
次に、このように構成した加速度センサの動作について、図５を用いて説明する。
可動電極１２ａ〜１２ｄと第１の固定電極１６ａ〜１６ｄとの間には第１のコンデンサが、また、可動電極１２ａ〜１２ｄと第２の固定電極１７ａ〜１７ｄとの間には第２のコンデンサが形成されている。同様に、可動電極１３ａ〜１３ｄと第１の固定電極２２ａ〜２２ｄとの間に第１のコンデンサが、また、可動電極１３ａ〜１３ｄと第２の固定電極２３ａ〜２３ｄとの間に第２のコンデンサが形成されている。
【００５８】
ここで、可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）は、両側の固定電極１６ａ〜１６ｄ（２２ａ〜２２ｄ）と１７ａ〜１７ｄ（２３ａ〜２３ｄ）の中心に位置し、可動電極と固定電極間の静電容量Ｃ１，Ｃ２は等しい。また、可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）と固定電極１６ａ〜１６ｄ（２２ａ〜２２ｄ）間には電圧Ｖ１が、可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）と固定電極１７ａ〜１７ｄ（２３ａ〜２３ｄ）間には電圧Ｖ２が印加されている。
【００５９】
加速度が生じていないときには、Ｖ１＝Ｖ２であり、可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）は、固定電極１６ａ〜１６ｄ（２２ａ〜２２ｄ）と１７ａ〜１７ｄ（２３ａ〜２３ｄ）から等しい静電気力で引かれている。
【００６０】
そして、加速度が基板１の表面に平行な方向に作用し、可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）が変位すると、可動電極と固定電極との間の距離が変わり静電容量Ｃ１，Ｃ２が等しくなくなる。
【００６１】
このとき、例えば可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）が固定電極１６ａ〜１６ｄ（２２ａ〜２２ｄ）側に変位したとすると、静電容量Ｃ１とＣ２が等しくなるように外部から電圧Ｖ１，Ｖ２を制御する。この場合、電圧Ｖ１を下げ、電圧Ｖ２を上げる。これにより静電気力で固定電極１７ａ〜１７ｄ（２３ａ〜２３ｄ）側に可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）は引かれる。
【００６２】
可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）が中心位置に戻り静電容量Ｃ１，Ｃ２が等しくなれば、加速度と静電気力が等しく釣り合っており、このときの電圧Ｖ１，Ｖ２から加速度の大きさを求めることができる。
【００６３】
このように、第１のコンデンサと第２のコンデンサにおいて、加速度の作用による変位に対して、可動電極が変位しないように第１と第２のコンデンサを形成している固定電極の電圧を制御し、その電圧の変化で加速度を検出する。つまり、容量変化検出型のセンサと言える。
【００６４】
次に、加速度センサの製造方法を、図１のＢ−Ｂ断面での図６〜１０に示す工程図に従って説明する。なお、製造工程の説明において、各固定電極および梁構造体の絶縁構造（支持構造）は同じであるので、図１のＢ−Ｂ断面を説明することによりその他の部位の説明は省略する。
【００６５】
まず、図６に示すように、単層の半導体基板としての単結晶シリコン基板１を用意し、シリコン基板１の上面から異方性エッチングを行い、可動および固定電極を四角枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝２０ａ，２６ａをパターン形成する。そして、シリコン基板１の上にシリコン酸化膜を成膜し、溝２０ａ，２６ａを絶縁材料（酸化膜）２１ａ，２７ａで埋め込み、かつ基板表面を酸化膜３２で覆う。
【００６６】
さらに、図７に示すように、配線材料５０を成膜しパターニングを行い、続いて、酸化膜３３を成膜して配線パターン５０を覆う。
引き続き、図８に示すように、基板１と配線材料５０の上部の酸化膜３２，３３を一部除去してコンタクトホール３６，３７を形成し、さらに、配線材料２９，３１を成膜しパターニングを行う。
【００６７】
そして、図９に示すように、基板１に構造体形成のためのマスクフォトを行い、マスク５１にて酸化膜３２，３３のエッチングを行う。続いて、マスク５１を用いてシリコン基板１の上面から異方性エッチング（トレンチエッチング）を行い、四角枠部と梁構造体と固定電極を形成するための縦方向に延びる溝（第２の溝）４ａ，４ｂを形成する。図９では、質量部（１１）および固定電極（１７ａ，２３ａ）となる領域を形成する。また、異方性エッチング時あるいはエッチング後に異方性エッチングを行った溝４ａ，４ｂの内壁面（側面および底面）に、等方性エッチングに先立つ側壁の保護のために保護膜４０，４２を形成し、さらに、溝底面に付いた保護膜を除去する。このように、溝４ａ，４ｂの底面を除く溝４ａ，４ｂの側壁に保護膜４０，４２を形成する。
【００６８】
ここで、保護膜４０，４２は、製造プロセスに適合したものを選択しなければならない。具体的には、トレンチエッチング時にポリマー等を形成したり、熱酸化膜を形成したり、ＣＶＤ等で酸化膜を成膜したり、Ｏ2 プラズマ等で薄い酸化膜を形成したり、薬液等で酸化膜を形成すればよい。また、採用する保護膜の形成方法により配線材料を適宜選択するとともにマスクに関して工夫する。つまり、熱工程が加わらない場合は、配線材料２９，３１はアルミ等の金属配線またはポリシリコン等の材料が考えられ、構造体形成のマスクについては、フォトレジスト等を残しておいても問題はない。これに対し、熱工程が加わる場合は、配線材料２９，３１は高融点金属であるタングステンやその化合物等、あるいはポリシリコン等の材料が考えられ、構造体形成のマスクについては、フォトレジスト等を剥離し、酸化膜のマスクにより構造体形成を行う。
【００６９】
このように、保護膜として酸化膜を用いることができ、特に、酸化膜として熱酸化膜を用いることができる。また、酸化膜として、酸素プラズマ処理により形成したものとすると、熱酸化に比べ、簡単に側壁保護膜を形成することができ、また熱工程が加わらないため、アルミ成膜による配線工程後にもこの製造方法を使用することができる。また、保護膜として、溝形成のためにエッチングの際に生じる膜（エッチング時に生じる側壁保護膜）を用いてもよい。
【００７０】
製造工程の説明に戻り、次に、図１０に示すように、溝４ａ，４ｂの底面からシリコン基板１に対し等方性エッチングを行い、横方向に延びる空洞２を形成する。これにより、空洞２の下に位置するベースプレート部３と、空洞２および溝４ａ，４ｂの横に位置する四角枠部５と、加速度により変位する可動電極を有する梁構造体６と、梁構造体６の可動電極に対向して配置された固定電極１７ａ，２３ａとが区画形成される。図１０では質量部１１、固定電極１７ａ，２３ａの下のシリコンのみがエッチング除去されて、特に質量部１１とベースプレート部３が完全に分離し、下部に所定の間隔ｔの空隙が形成される。
【００７１】
なお、この等方性エッチングでは、前述した、側壁保護膜４０，４２はエッチングされないような組み合わせを選ぶ必要がある。また、この等方性エッチングの際、ＳＦ6 や、ＣＦ4 等のガス材料を用いたプラズマエッチング工程を用いることにより、ウエット工程に比較してエッチングの後の構造体形成歩留まりの向上を図ることができる。
【００７２】
最後に、エッチングマスク５１を除去すると、図４に示す加速度センサを形成することができる。
このような工程を経ることにより、基板の貼合せ工程または貼合ウエハを用いること無く、可動構造体を単結晶シリコンで形成することができ、安価で信頼性の高いセンサを形成することができる。詳しくは、１枚のシリコン基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ加速度センサにおいて、製造時のスタートウエハとして単層の半導体基板（単結晶シリコン基板）を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。
【００７３】
なお、米国特許第５１９８３９０号に記載の技術を流用した場合と比較しても次のような効果がある。米国特許第５１９８３９０号では、単結晶シリコン基板を１回のフォトリソ工程と複数のドライエッチング、および成膜を組み合わせることにより可動構造体および電極を形成しており、このＳＣＲＥＡＭプロセスを用いた場合には、可動構造体はできるものの、可動部と固定部の絶縁分離が事実上不可能であり、加速度センサ、ヨーレートセンサ等の力学量センサの形成ができない。これに対し、本実施形態においては、ＳＣＲＥＡＭプロセスでは実現することができない絶縁分離工程を設けることにより、加速度センサ（他にも、ヨーレートセンサ等の力学量センサ）の形成が可能となる。
【００７４】
また、本実施形態による絶縁溝は、下の空洞２を利用して、例えば固定電極と枠部とを絶縁分離しているので、絶縁溝の深さは空洞２まで達する深さでよく、好ましい。
【００７５】
また、絶縁溝を埋めている電気的絶縁材料が空洞に対して突き出ている（図３，４参照）と絶縁を確実に行えるので、好ましい。
これまでの説明においては図１１に示すごとく、固定電極６０と四角枠部５との間に配置する絶縁溝（絶縁膜）６１は四角枠部５の垂直面に対して平行かつ直線的なものとしたが、これに代わり、図１２あるいは図１３に示すように溝の平面構造として、枠部から突出する部位における中央部を先端側に張り出す形状にしてもよい。詳しくは、図１２に示すように、絶縁溝６２を固定電極６０側に三角形状に張り出したり、図１３のように、絶縁溝６３を矩形状に張り出したりしてもよい。このように固定電極６０側に張り出した形状を採ることにより、固定電極６０の根元部分における下面には等方性エッチングの進行が遅い部位６４が存在するが、この部位６４を残した状態でエッチングを終了しても当該領域６４は絶縁溝６２，６３にて分離されており、四角枠部５と固定電極６０を分離する等方性エッチングの時間を短縮することができる。換言すれば、図１１において符号６４’で示す残渣が存在するタイミングでエッチングを終了すると、電極６０と四角枠部５がショートしてしまうが、図１２，１３の構成を採った場合には残渣（６４）が存在するタイミングでエッチングを終了しても電極６０と四角枠部５がショートすることはない。以上のように、等方性エッチングを行ったときに、枠部５から突出する部位の下面中央部が最もエッチングの進行が遅いが、図１２や図１３のようにすると、早期にエッチングを終了させることができる（当該領域に被エッチング材料が残ったタイミングでエッチングを終了しても溝に埋め込んだ絶縁材料により枠部から絶縁できる）。
【００７６】
また、絶縁分離するための溝に埋め込む材料に関して、図６においてはシリコン基板１に形成した溝２０ａ，２６ａをシリコン酸化膜により埋め込んでいるが、基板１の絶縁性が保たれれば何でもよく、複合多層膜でもよい。つまり、溝を埋め込む材料として単層の絶縁材料（シリコン酸化膜）を挙げたが、これに限ることなく、例えば、図１４に示すように、絶縁材料（シリコン酸化膜）６６で覆われた材料（ポリシリコン）６７を用いてもよい。この場合、酸化膜単体で埋め込まず、低応力のポリシリコン６７を使うことにより溝６５に発生する応力が小さくなる。製造工程としては、図１５の（ａ）に示すように、溝６５を形成した後に、溝６５の内壁面にシリコン酸化膜６６を形成し、さらに、ポリシリコン膜６７を配置する。
【００７７】
このように、溝を埋め込む材料として、絶縁材料または、絶縁材料で被われた材料を用いることができ、ここで、シリコン酸化膜で覆われた材料（例えば、ポリシリコン）を形成することにより、酸化膜単体で埋め込む場合に比べ、低応力のポリシリコンの存在にて溝に発生する応力を小さくすることができる。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００７８】
図１６には、本実施形態の加速度センサの断面図を示す。図１６は、図１のＭ−Ｍ線での縦断面図であり、固定電極に対し図１７に示すＭ−Ｍ線での縦断面を示すものである。
【００７９】
本実施形態は、第１の実施の形態に比べ、固定電極（および梁構造体）を支持および絶縁するための構造が異なっている。
ベースプレート部３上に電気的絶縁材料（酸化膜）よりなる柱７１，７２が立設され、この柱７１，７２により固定電極７０と梁構造体の少なくとも一方を支持するとともに電気的に絶縁している。詳しくは、固定電極７０は、空洞２および溝４ａ，４ｂにより区画され、空洞２の上に位置し、四角枠部５から延び、かつ、梁構造体６の可動電極に対向して配置されているが、さらに、固定電極７０を貫通する溝８０ａ，８０ｂに、電気的絶縁材料（酸化膜）よりなる柱７１，７２が埋め込まれ、柱７１，７２がベースプレート部３に向かって延びている。
【００８０】
この構造に関し、より詳しくは、図１８に示すように、可動電極７５と固定電極７６，７７はその下側がベースプレート部３と所定の間隔ｔを隔てて配置されているが、センサの動作上、可動電極７５と固定電極７６，７７の間に電位差が発生する。その際、その電位差により可動電極７５と固定電極７６，７７の間に静電引力が働き、可動電極７５と固定電極７６，７７が引き合い近接する。これに対し、図１９に示すような絶縁材料の柱７８により固定電極７６，７７を支持する構成を採ることにより、少なくとも固定電極７６，７７はベースプレート部３に固定されているため静電引力により動くことがなく、安定したセンサ出力を得ることができる。
【００８１】
次に、この加速度センサの製造方法を、図２０〜図２４に示す工程図に従って説明する。
まず、図２０に示すように、単層の半導体基板としての単結晶シリコン基板１を用意し、このシリコン基板１の上面から異方性エッチングを行い、浅い溝２０ｄ，２６ｄと深い溝８０ａ，８０ｂをパターン形成する。つまり、可動および固定電極を四角枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝２０ｄ，２６ｄ、および固定電極と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部から支持するための第１の溝２０ｄ，２６ｄよりも深い縦方向に延びる第２の溝８０ａ，８０ｂを形成する。そして、シリコン基板１の上にシリコン酸化膜を成膜し、これら溝２０ｄ，２６ｄ，８０ａ，８０ｂを絶縁材料（酸化膜）２１ｄ，２７ｄ，７１，７２で埋め込む。これにより、絶縁材料の柱７１，７２が形成される。さらに、基板表面を酸化膜３２で覆う。
【００８２】
そして、図２１に示すように、配線材料５０を成膜し、パターニングを行う。続いて、酸化膜３３を成膜して配線パターン５０を覆う。
さらに、図２２に示すように、基板１と配線材料５０の上部の酸化膜３２，３３を一部除去してコンタクトホール３６，３７を形成し、配線材料２９，３１を成膜しパターニングを行う。
【００８３】
その後、図２３に示すように、基板１に構造体形成のためのマスクフォトを行い、マスク５１にてまず酸化膜３２，３３のエッチングを行い、続いて、シリコン基板１の上面から異方性エッチング（トレンチエッチング）を行い、四角枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第３の溝４ａ，４ｂを形成する。また、異方性エッチング時あるいはエッチング後に異方性エッチングを行った溝４ａ，４ｂの内壁面に保護膜４０，４２を形成するとともに溝底面に付いた保護膜を除去する。このように、溝４ａ，４ｂの底面を除く溝４ａ，４ｂの側壁に保護膜４０，４２を形成する。なお、この側壁保護膜４０，４２は、製造プロセスに適合したものを選択しなければならないが、トレンチエッチング時にポリマー等を形成、熱酸化膜を形成、ＣＶＤ等で酸化膜を成膜、Ｏ2 プラズマ等で薄い酸化膜を形成、薬液等で酸化膜を形成等、どのような方法をとってもよい。その場合の配線材料は、熱工程が加わらない場合は、配線材料２９，３１はアルミ等の金属配線またはポリシリコン等の材料が考えられる。また、熱工程が加わる場合は、配線材料２９，３１は高融点金属であるタングステンやその化合物等あるいはポリシリコン等の材料が考えられる。
【００８４】
引き続き、図２４に示すように、第３の溝４ａ，４ｂの底面からシリコン基板１に対し第２の溝８０ａ，８０ｂ内の絶縁材料７１，７２の下端が露出しない等方性エッチングを行い、横方向に延びる空洞２を形成する。これにより、空洞２の下に位置するベースプレート部３と、空洞２および第３の溝４ａ，４ｂの横に位置する枠部５と、加速度により変位する可動電極を有する梁構造体６と、梁構造体６の可動電極に対向して配置された固定電極７０とが区画形成される。なお、この等方性エッチングでは、前述した、側壁保護膜４０，４２はエッチングされないような組み合わせを選ぶ必要がある。この等方性エッチングの際、ＳＦ6 や、ＣＦ4 等のガス材料を用いたプラズマエッチング工程を用いることにより、従来のウエット工程に比較してエッチングの後の溝造体形成歩留まりの向上を図ることができる。
【００８５】
最後に、エッチングマスク５１を除去すると、図１６に示すように、加速度センサを形成することができる。
このように、ベースプレート部３上に立設した電気的絶縁材料よりなる柱７１，７２にて固定電極７０と梁構造体の少なくとも一方を支持するようにした。よって、固定電極７０と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が狭い場合にも、絶縁材料の柱７１，７２を用いて容易に固定電極７０と梁構造体の少なくとも一方を支持することができる。つまり、固定電極７０と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が広くないと、固定電極７０と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部３に固定することができないが、このような手法を採ることにより、狭い領域でも固定電極７０と梁構造体の少なくとも一方を配置でき、また、この部材をベースプレート部３から完全に絶縁することができる。特に、変形を最小限に抑えたい場合（例えば、加速度センサ）に有益である。
【００８６】
なお、これまで述べてきた本実施形態の説明では、主に、ベースプレート部３上に立設した柱７１，７２にて固定電極７０を支持するとともに電気的に絶縁する場合について述べてきたが、梁構造体のアンカー部７，８（図１参照）についても同様の構成としてもよいことは言うまでもない。
【００８７】
また、本例においても、図１２，１３の構造（絶縁溝の平面構造として中央部を先端側に張り出させる）を採用したり、図１４，１５の構造（溝を埋め込む材料を、絶縁材料で被われた材料とする）を採用してもよい。
【００８８】
次に、このような構造を有する全方位型加速度センサ（感震器）への適応例を示す。
図２５に全方位型加速度センサの平面図を、図２６に図２５のＣ−Ｃ断面図を示す。本例では、図１７での絶縁材料２７ｄをそのまま真下に延ばしてベースプレート部３に埋め込んだ構造としている。つまり、電極分離用埋込材料を柱として用いている。これが、図２６の符号１２２，１３２で示す部材に相当する。
【００８９】
全方位型加速度センサは、スイッチ式の加速度センサであって、ベースプレート部１００、枠部１０１、枠部１１４、おもり可動電極１０２、３本の梁部１０３〜１０５、４つの固定電極１１８〜１２１、４つの感度調整用固定電極１１０〜１１３を備えている。
【００９０】
シリコン基板１の内部に形成した空洞２の下がベースプレート部１００となっている。空洞２の上には梁構造体（アンカー部７、３本の梁部１０３〜１０５、おもり可動電極１０２）が位置しており、この梁構造体は柱（絶縁材料よりなる柱）１２２および枠部１１４により支持されている。枠部１１４はベースプレート部１００のほぼ中央部において立設され、その外周面には円管状の柱（絶縁材料よりなる柱）１２２が形成され、柱１２２の下端はベースプレート部１００に埋め込まれている。
【００９１】
円管状の柱１２２の周囲にはおもり可動電極１０２が位置し、アンカー部７と３本の梁部１０３〜１０５により連結支持されている。３本の梁部１０３〜１０５はベースプレート部１００の表面とほぼ平行に弾性変形可能である。詳しくは、梁部１０３〜１０５は、断面形状として横の長さに対する縦の長さの比を大きくし、平面形状として円弧の一部となる形状をなし、ベースプレート部１００の上面に略平行方向に弾性変形するようになっている。おもり可動電極１０２は、円筒形状をなし、ベースプレート部１００と所定の間隔を有して平行に支持され、加速度により変位する。また、おもり可動電極１０２は、ベースプレート部１００と垂直方向の略円柱状側面、即ち円筒外周面を導電性の検出面１１５としている。
【００９２】
枠部１０１は基板１に形成した円柱状の溝１１６により区画されている。また、溝１１６の外周面には絶縁材料よりなる柱１３２が設けられ、その下端がベースプレート部１００に埋め込まれている。枠部１０１により４つの感度調整用固定電極１１０〜１１３が構成され、この電極の内方に所定の間隔を隔てておもり可動電極１０２が位置している。また、固定電極（突起）１１８〜１２１が空洞２の上に位置し、枠部１０１（柱１３２）から、つまり、おもり可動電極１０２の検出面１１５に対向する円筒形状内周面から突出している。この固定電極１１８〜１２１は感度調整用固定電極１１０〜１１３の間に位置している。また、各感度調整用固定電極１１０〜１１３は、膜１１７（または間隙）により分離している。
【００９３】
また、おもり可動電極１０２の電位は梁部１０３〜１０５とアンカー部７を通して電極１２３に取り出され、固定電極１１８〜１２１の電位は電極１２４〜１２７に取り出され、感度調整用固定電極１１０〜１１３の電位は電極１２８〜１３１により取り出される。
【００９４】
詳しくは、図２６において、固定電極１１８〜１２１は絶縁材料の柱１３２により枠部１０１から電気的に分離されている。また、柱１２２の内部のシリコン部（枠部）１１４の上面には絶縁膜１３３が形成され、電極１２３とシリコン部（１１４）が電気的に分離され、可動電板１０２の電位のみが電極１２３からとれるようになっている。同様に、固定電極１１８〜１２１の上面には絶縁膜１３４が形成され、電極１２４〜１２７を通して固定電極１１８〜１２１の電位が取り出せるようになっている。
【００９５】
また、検出回路（図示略）により、外部の加速度によりおもり可動電極１０２が変位して、おもり可動電極１０２の検出面１１５と固定電極（突起）１１８〜１２１が接触したことを検出するようになっている。
【００９６】
なお、３本の梁部１０３〜１０５、おもり可動電極１０２、固定電極１１８〜１２１、感度調整用固定電極１１０〜１１３の表面には、イオン注入やリンデポのような手法により不純物を導入または導電性の材料を蒸着やメッキまたはその他成膜して、構造体の抵抗率を下げてもよい。
【００９７】
次に、全方位型加速度センサの動作を説明する。
このセンサに加速度が加わっていない場合、おもり可動電極１０２は固定電極１１８〜１２１と所定の間隔を隔てて静止している。また、固定電極１１８〜１２１と可動電極１０２との間に所定電位差ＶO を、感度調整用固定電極１１０〜１１３と可動電極１０２との間に所定電位差ＶR が設けてある。この状態で、基板１の表面にて形成される直交２軸座標系（Ｘ−Ｙ座標系）に加速度が加わると、おもり可動電極１０２が変位して、おもり可動電極の検出面１１５がいずれかの固定電極（突起）１１８〜１２１と接触するので、これを検出することにより加速度（震動）を検出することができる。
【００９８】
具体的には、例えば、センサに加速度が加わり、おもり可動電極１０２が基板１の表面に平行な面でのＸ軸方向に変位したとき、おもり可動電極１０２と固定電極１１９との間隔が小さくなり、ある加速度以上であると、おもり可動電極の検出面１１５と固定電極１１９がＸ軸上で接触する。このとき、おもり可動電極１０２と固定電極１１９の間に電位差が設定してあるので、電流が流れ、検出回路で接触を検出できる。同様に、おもり可動電極１０２が基板１の表面に平行な面でのＹ軸方向に変位したとき、おもり可動電極１０２と固定電極１１８との間隔が小さくなり、ある加速度以上であるとおもり可動電極の検出面１１５と固定電極１１８がＹ軸上で接触する。このとき、おもり可動電極１０２と固定電極１１８の間に電位差が設定してあるので、電流が流れ、検出回路で接触を検出できる。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００９９】
本実施の形態における加速度センサの斜視図を図２７に示す。また、図２８，２９に、図２７におけるＤ−Ｄ線での断面図、Ｅ−Ｅ線での断面図を示す。
図２９において、ＳＯＩ基板２００は、支持基板２０１の上に埋込絶縁膜としての埋込酸化膜２０２を介して半導体層（ＳＯＩ層）２０３が形成されている。支持基板２０１および半導体層２０３は単結晶シリコンよりなる。
【０１００】
ＳＯＩ基板２００の半導体層２０３には横方向に延びる空洞２が形成されるとともに、半導体層２０３には縦方向に延びる溝４ａ〜４ｄが形成されている。また、ベースプレート部３は空洞２により区画され、空洞２の下に位置している。このベースプレート部３は支持基板２０１と埋込酸化膜２０２よりなる。四角枠部５は空洞３および溝４ａ，４ｂにより区画され、空洞２および溝４ａ，４ｂの横に位置している。加速度により変位する可動電極を有する梁構造体６は、空洞２および溝４ａ〜４ｄにより区画され、空洞２の上に位置し、四角枠部５から延びている。詳しくは、図２７に示すように、梁構造体６の質量部１１は、半導体層２０３よりなる四角枠部５から突出する２つのアンカー部７，８により、梁部９，１０を介して架設されており、図２９に示すように、埋込酸化膜２０２の上面において所定間隔を隔てた位置に配置されている。
【０１０１】
図２７に示すように、アンカー部７，８と梁部９，１０は酸化膜等の絶縁材料１５ａ，１５ｂを介して連結されるとともに互いに電気的に絶縁されている。質量部１１における一方の側面からは４つの可動電極１２ａ〜１２ｄが突出している。また、質量部１１における他方の側面からは４つの可動電極１３ａ〜１３ｄが突出している。可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄは、等間隔で平行に延びる櫛歯状の形状になっている。
【０１０２】
固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄは、空洞２および溝４ａ，４ｂにより区画され、空洞２の上に位置し、四角枠部５から延び、かつ、梁構造体の可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄに対向して配置されている。詳しくは、四角枠部５には第１の固定電極１６ａ〜１６ｄおよび第２の固定電極１７ａ〜１７ｄが固定されている。第１の固定電極１６ａ〜１６ｄは、四角枠部５にそれぞれ酸化膜等の絶縁材料１９ａ〜１９ｄを介して連結され、四角枠部５と第１の固定電極１６ａ〜１６ｄは、絶縁材料１９ａ〜１９ｄにより電気的に絶縁されている。また、第１の固定電極１６ａ〜１６ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１２ａ〜１２ｄの一方の側面と対向している。同様に、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄは、四角枠部５にそれぞれ酸化膜等の絶縁材料２１ａ〜２１ｄを介して連結されるとともに電気的に絶縁されている。また、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１２ａ〜１２ｄの他方の側面と対向している。同様に、四角枠部５には第１の固定電極２２ａ〜２２ｄおよび第２の固定電極２３ａ〜２３ｄが固定されている。第１の固定電極２２ａ〜２２ｄは、四角枠部５にそれぞれ酸化膜等の絶縁材料２５ａ〜２５ｄを介して連結されるとともに電気的に絶縁されている。また、第１の固定電極２２ａ〜２２ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１３ａ〜１３ｄの一方の側面と対向している。同様に、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄは、四角枠部５にそれぞれ酸化膜等の絶縁材料２７ａ〜２７ｄを介して連結されるとともに電気的に絶縁されている。また、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１３ａ〜１３ｄの他方の側面と対向している。
【０１０３】
第１の固定電極１６ａ〜１６ｄからは、酸化膜３２，３３（図２８参照）上に形成されている配線２８により四角枠部５と電気的に絶縁を保ち、外部に電位を取り出している。同様に、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄからは配線２９を用いて、第１の固定電極２２ａ〜２２ｄからは配線３０を用いて、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄからは配線３１を用いて外部に電位を取り出している。また、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄの電位は質量部１１、梁部９，１０を通し、配線３８，３９により外部に電位を取り出している。
【０１０４】
次に、加速度センサの断面構造について、図２８，２９を用いて説明する。各固定電極と梁構造体の支持および絶縁構造は同じ構成であり、ここでは図２８，２９にて表れている部位についての説明のみを行い、他の部位についての説明は省略する。
【０１０５】
固定電極１６ｂ，２２ｂ，１７ａ，２３ａはトレンチ溝１８ｂ，２４ｂ，２０ａ，２６ａを酸化膜で埋め込んだ絶縁材料１９ｂ，２５ｂ，２１ａ，２７ａを介して四角枠部５に支持され、かつ、この絶縁材料１９ｂ，２５ｂ，２１ａ，２７ａにより四角枠部５から電気的に絶縁されている。梁構造体（質量部１１等）、固定電極１６ｂ，２２ｂ、１７ａ，２３ａの側壁には保護膜４０，４１，４２が形成されている。梁構造体（質量部１１等）、固定電極１６ｂ，２２ｂ，１７ａ，２３ａ上部には、絶縁膜３２，３３が形成されている。固定電極１６ｂ，２２ｂ，１７ａ，２３ａの電位は、配線材料２８〜３１によりコンタクト部３４〜３７を通して外部に取り出される。
【０１０６】
上述した構成において、可動電極１２ａ〜１２ｄと第１の固定電極１６ａ〜１６ｄとの間には第１のコンデンサが、また、可動電極１２ａ〜１２ｄと第２の固定電極１７ａ〜１７ｄとの間には第２のコンデンサが形成されている。同様に、可動電極１３ａ〜１３ｄと第１の固定電極２２ａ〜２２ｄとの間に第１のコンデンサが、また、可動電極１３ａ〜１３ｄと第２の固定電極２３ａ〜２３ｄとの間に第２のコンデンサが形成されている。
【０１０７】
このようにして、溝１８ｂ，２４ｂ，２０ａ，２６ａが、固定電極１６ｂ，２２ｂ，１７ａ，２３ａと四角枠部５との間に形成され、電気的絶縁材料１９ｂ，２５ｂが埋め込まれている。同様の構造が、可動電極（詳しくは、アンカー部７，８）と四角枠部５との間にも採られている。
【０１０８】
以上のように、ＳＯＩ基板の半導体層２０３に形成した空洞２と溝４ａ〜４ｄによりベースプレート部３と四角枠部５と梁構造体６と固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄとが区画されるとともに、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄと四角枠部５との間および固定電極と四角枠部５との間に形成された溝（１８ｂ，２４ｂ，２０ａ，２６ａ等）に埋め込まれた電気的絶縁材料（１９ｂ，２５ｂ，２１ａ，２７ａ等）により電極が電気的に分離されている。
【０１０９】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、ＳＯＩ基板を用いているためセンサの断面構造を簡単化することができる。
【０１１０】
加速度の検出原理は第１の実施形態と同じである。
次に、製造方法を、図２７のＥ−Ｅ断面を示す図３０〜図３４を用いて説明する。
【０１１１】
まず、図３０に示すように、支持基板２０１と埋込酸化膜２０２と半導体層２０３からなるＳＯＩ基板２００を用意し、半導体層２０３の上面から異方性エッチングを行い、可動および固定電極を四角枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝２０ａ，２６ａをパターン形成する。そして、半導体層２０３の上にシリコン酸化膜を成膜し、溝２０ａ，２６ａを絶縁材料２１ａ，２７ａで埋め込むとともに、半導体層２０３表面を酸化膜３２で覆う。
【０１１２】
さらに、図３１に示すように、配線材料５０を成膜し、パターニングを行い、続いて、酸化膜３３を成膜し、配線パターン５０を覆う。
その後、図３２に示すように、半導体層２０３と配線材料５０の上部の酸化膜３３を一部除去してコンタクトホール３６，３７を形成し、配線材料２９，３１を成膜し、パターニングを行う。
【０１１３】
そして、図３３に示すように、ＳＯＩ基板２００に構造体形成のためのマスクフォトを行い、マスク５１にて酸化膜３２，３３をドライエッチングにて除去する。さらに、マスク５１を用いて半導体層２０３の上面から異方性エッチング（トレンチエッチング）を行い、四角枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第２の溝４ａ，４ｂを形成する。この際、溝４ａ，４ｂは、埋込酸化膜２０２に達しないような深さとする（埋込酸化膜２０２に達しない深さで異方性エッチングを停止する）。
【０１１４】
また、異方性エッチング時あるいはエッチング後に異方性エッチングを行った溝４ａ，４ｂの内壁面に保護膜４０，４２を形成するとともに、溝底面に付いた保護膜を除去する。このようにして、溝４ａ，４ｂの底面を除く溝４ａ，４ｂの側壁に保護膜４０，４２を形成する。なお、保護膜４０，４２は、製造プロセスに適合したものを選択しなければならないが、トレンチエッチング時にポリマー等を形成、熱酸化膜を形成、ＣＶＤ等で酸化膜を成膜、Ｏ2 プラズマ等で薄い酸化膜を形成、薬液等で酸化膜を形成等、どのような方法をとってもよい。その場合の配線材料は、熱工程が加わらない場合は、配線材料２９，３１はアルミ等の金属配線またはポリシリコン等の材料が考えられる。また、熱工程が加わる場合は、配線材料２９，３１は高融点金属であるタングステンやその化合物等あるいはポリシリコン等の材料が考えられる。
【０１１５】
引き続き、図３４に示すように、第２の溝４ａ，４ｂの底面から半導体層２０３に対し埋込酸化膜２０２をエッチングストッパとした等方性エッチングを行い、横方向に延びる空洞２を形成する。これにより、空洞２の下に位置するベースプレート部３と、空洞３および第２の溝４ａ，４ｂの横に位置する四角枠部５と、加速度により変位する可動電極を有する梁構造体６と、梁構造体６の可動電極に対向して配置された固定電極１７ａ，２３ａとが区画形成される。図３４では、等方性エッチングをすることにより、質量部１１と固定電極１７ａ，２３ａの下のシリコンのみがエッチングされ、特に質量部１１とベースプレート部（埋込酸化膜２０２と支持基板２０１）を完全に分離して所定の間隔が形成される。
【０１１６】
この際、等方性エッチングでは、埋込酸化膜２０２はエッチングが非常に遅く、半導体層２０３の部分を等方性エッチングして埋込酸化膜２０２が露出しても、酸化膜２０２はエッチングされず、質量部１１および固定電極１７ａ，２３ａと酸化膜２０２との間隔をある一定の値に保つことができる。また、この等方性エッチングでは、前述した、保護膜４０，４２はエッチングされないような組み合わせを選ぶ必要がある。この等方性エッチングの際、ＳＦ6 や、ＣＦ4 等のガス材料を用いたプラズマエッチング工程を用いることにより、ウエット工程に比較してエッチングの後の構造体形成歩留まりの向上を図ることができる。
【０１１７】
最後に、エッチングマスク５１を除去すると、図２９に示す加速度センサが形成される。
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体６、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、製造時のスタートウエハとしてＳＯＩ基板を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。また、ＳＯＩ基板２００から製造を始めることにより、第１の実施形態より基板コストが高くなるが、固定電極、可動電極等の電極がベースプレート部（埋込酸化膜２０２と支持基板２０１）から絶縁分離が容易にできるため、センサ設計の自由度が広がる。さらに、埋込酸化膜２０２をエッチングストッパとして用いる、即ち、埋込酸化膜２０２が露出すれば、それ以上、下向きのエッチングは進まないことから、可動電極とベースプレート部の間隔（エアギャップ）が制御し易い。
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態を、第３の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【０１１８】
図３５に、本センサの断面構造を示す。図３５は図２７のＮ−Ｎ線での縦断面に相当する。
本例では、ベースプレート部３上に立設した柱２１０にて梁構造体と固定電極の少なくとも一方を支持している。
【０１１９】
以下、詳しく説明する。
図２７のアンカー部７（８）において、図３５に示すように、埋込酸化膜２０２（支持基板２０１）の上面から柱２１０が延び、この柱２１０がアンカー部７（８）と連結されている。柱２１０は半導体層２０３の一部をなし、単結晶シリコンよりなる。つまり、ＳＯＩ基板２００の半導体層２０３において空洞２ａ，２ｂが形成され、２つの空洞２ａ，２ｂの間に柱２１０が区画形成されている。この柱２１０は埋込酸化膜２０２により支持基板２０１と電気的に絶縁されている。
【０１２０】
このようにＳＯＩ基板２００を用いた構造においては埋込酸化膜２０２の存在によりシリコンの柱２１０をベースプレート部に残すことにより、ベースプレート部３側と完全に絶縁分離することができる。
【０１２１】
この構造は、梁構造体（可動電極）の支持・絶縁構造以外にも、固定電極も適用されている。つまり、固定電極（１７ａ，２３ａ等）は空洞２および溝４ａ，４ｂにより区画され、空洞２の上に位置し、ベースプレート部３から延び、かつ、梁構造体６の可動電極に対向して配置されるが、この固定電極の下面にシリコンの柱２１０を残してもよい。
【０１２２】
次に、加速度センサの製造方法を、図３６〜４０を用いて説明する。
まず、図３６に示すように、支持基板２０１と埋込酸化膜２０２と半導体層２０３からなるＳＯＩ基板２００を用意し、半導体層２０３の上から異方性エッチングを行い、半導体層２０３に溝２０ａ，２６ａをパターン形成する。そして、半導体層２０３の上にシリコン酸化膜を成膜し、溝２０ａ，２６ａを埋め込み、かつ半導体層２０３の表面を酸化膜３２で覆う。
【０１２３】
さらに、図３７に示すように、配線材料５０を成膜し、パターニングを行い、続いて、酸化膜３３を成膜し、配線パターン５０を覆う。
その後、図３８に示すように、半導体層２０３と配線材料５０の上部の酸化膜３３を一部除去してコンタクトホール３６，３７を形成し、配線材料２９，３１を成膜し、パターニングを行う。
【０１２４】
そして、図３９に示すように、ＳＯＩ基板２００に構造体形成のためのマスクフォトを行い、マスク５１にて酸化膜３２，３３をドライエッチングにて除去する。さらに、支持基板２０１の上から異方性エッチング（トレンチエッチング）を行い、溝４ａ，４ｂを形成する。このエッチング溝４，４ｂの深さは、埋込酸化膜２０２に達しない深さとする。また、異方性エッチング時あるいはエッチング後に異方性エッチングを行った溝４ａ，４ｂの内壁面に保護膜４０，４２を形成するとともに、溝底面に付いた保護膜を除去する。
【０１２５】
このように半導体層２０３を異方性エッチングした後、図４０に示すように、溝４ａ，４ｂの底面から半導体層２０３に対し埋込酸化膜２０２をエッチングストッパとした等方性エッチングを行い、シリコンを一部残して除去し空洞２ａ，２ｂを形成する。これにより、埋込酸化膜２０２の上に所定の間隔を隔てて梁構造体６が配置される。
【０１２６】
最後に、エッチングマスク５１を除去すると、図３５に示す加速度センサが形成される。
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態を、第４の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【０１２７】
図４１に、本センサの断面形状を示す。図４１は図２７のＺ−Ｚ線での縦断面に相当する。
本例では、ベースプレート部３上に立設した電気的絶縁材料（酸化膜）よりなる柱２２０，２２１にて固定電極と梁構造体の少なくとも一方を支持している。つまり、固定電極と梁構造体の少なくとも一方においてその内部には絶縁膜（酸化膜）の柱２２０，２２１が埋設され、柱２２０，２２１の下端は埋込酸化膜２０２に達し、かつ、柱２２０，２２１の間にはシリコンが配置されている。
【０１２８】
詳しくは、図４１の固定電極１７ｄ，２３ｄは、空洞２および溝４ａ，４ｂにより区画され、空洞２の上に位置し、四角枠部５から延び、かつ、梁構造体６の可動電極に対向して配置されているが、さらに、電気的絶縁材料２２０，２２１が埋め込まれた溝２３０ａ，２３０ｂが形成されている。そして、ベースプレート部３から立設された絶縁材料の柱２２０，２２１を用いて固定電極１７ｄ，２３ｄが支持されるとともに絶縁もされている。
【０１２９】
このような構造を用いることで 図４２に示すように、可動電極２２２と固定電極２２３，２２４はその下側が埋込酸化膜２０２（支持基板２０１）と所定の間隔ｔを隔てているが、センサの動作上、可動電極２２２と固定電極２２３，２２４の間に電位差が発生する。その際、その電位差により可動電極２２２と固定電極２２３，２２４の間に静電引力が働き、図４２のような構成であると、可動電極２２２と固定電極２２３，２２４が引き合い近接する。これに対し、図４３に示すような構成を採ることにより、少なくとも固定電極２２３，２２４は埋込酸化膜２０２（支持基板２０１）に固定されているため静電引力により動くことがなく、安定したセンサ出力を得ることができる。
【０１３０】
また、絶縁材料の柱２２０，２２１を形成することにより、固定電極と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が狭い場合にも、絶縁材料の柱２２０，２２１を用いて容易に固定電極と梁構造体の少なくとも一方を固定することができる。つまり、固定電極と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が広くないと、固定電極と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部に固定することができないが、このような手法を採ることにより、狭い領域でも固定電極と梁構造体の少なくとも一方を配置でき、また、この部材をベースプレート部から完全に絶縁することができる。特に、変形を最小限に抑えたい場合（例えば、加速度センサ）に有益である。
【０１３１】
このように構成した加速度センサの製造方法を、図４４〜図４８に示す工程図に従って説明する。
まず、図４４に示すように、ＳＯＩ基板２００を用意し、ＳＯＩ基板２００における半導体層２０３の上面から異方性エッチングを行い、半導体層２０３に浅い溝２０ｄ，２６ｄと深い溝２３０ａ，２３０ｂをパターン形成する。つまり、可動および固定電極を四角枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝２０ｄ，２６ｄ、および固定電極と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部から支持するための第１の溝２０ｄ，２６ｄよりも深く埋込酸化膜２０２に達する縦方向に延びる第２の溝２３０ａ，２３０ｂを形成する。そして、半導体層２０３の上にシリコン酸化膜を成膜し、浅い溝２０ａ，２６ａと深い溝２３０ａ，２３０ｂを絶縁材料２１ｄ，２７ｄ，２２０，２２１で埋め込み、さらに、基板表面を酸化膜３２で覆う。
【０１３２】
そして、図４５に示すように、配線材料５０を成膜し、パターニングを行う。続いて、酸化膜３３を成膜して配線パターン５０を覆う。
さらに、図４６に示すように、基板１と配線材料５０の上部の酸化膜３２，３３を一部除去してコンタクトホール３６，３７を形成し、配線材料２９，３１を成膜しパターニングを行う。
【０１３３】
その後、図４７に示すように、基板２００に構造体形成のためのマスクフォトを行い、マスク５１にてまず酸化膜３２，３３のエッチングを行い、続いて、半導体層２０３の上面から異方性エッチングを行い、四角枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第３の溝４ａ，４ｂを形成する。また、異方性エッチング時あるいはエッチング後に異方性エッチングを行った溝４ａ，４ｂの内壁面に保護膜（熱酸化膜、酸素プラズマ処理による酸化膜、エッチングの際に生じる膜等）４０，４２を形成するとともに、溝底面に付いた保護膜を除去する。このようにして、溝４ａ，４ｂの底面を除く溝４ａ，４ｂの側壁にエッチング保護膜４０，４２を形成する。
【０１３４】
引き続き、図４８に示すように、第３の溝４ａ，４ｂの底面から半導体層２０３に対し埋込酸化膜２０２をエッチングストッパとした等方性エッチングを行い、横方向に延びる空洞２を形成する。これにより、空洞２の下に位置するベースプレート部３と、空洞３および第３の溝４ａ，４ｂの横に位置する四角枠部５と、加速度により変位する可動電極を有する梁構造体６と、梁構造体６の可動電極に対向して配置された固定電極１７ｄ，２３ｄとが区画形成される。
【０１３５】
最後に、エッチングマスク５１を除去すると、図４１に示すように、加速度センサを形成することができる。
このように、図３５の場合においては、被固定部（図３５ではアンカー部７，８）の幅が狭い場合、埋込酸化膜２０２と被固定部（図３５ではアンカー部７，８）の間のシリコンが等方性エッチング時に消滅してしまうことも考えられるが、それを回避することができる。また、埋込酸化膜２０２に達する溝（絶縁材料）により、エッチング工程において横方向へのエッチングを抑えることができ、センサをプロセスの不安定性に左右されず安定して製造することができる。
【０１３６】
なお、ＳＯＩ基板を用いた第３〜第５の実施形態においても、図１２，１３の構造（絶縁溝の平面構造として中央部を先端側に張り出させる）を採用したり、図１４，１５の構造（溝を埋め込む材料を絶縁材料で被われた材料とする）を採用してもよい。
（第６の実施の形態）
次に、第６の実施の形態を、第３の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【０１３７】
図４９にはヨーレートセンサの平面図を示す。また、図５０には、配線の無い状態でのヨーレートセンサの平面図を示す。さらに、図４９のＦ−Ｆ線での断面図を図５１に示す。
【０１３８】
本センサは、全体構成として、１次振動子２４０、その１次振動子２４０の内部において配置された２次振動子としての梁構造体２４１からなる。構成部材としては、図５１に示す１次振動子用ベースプレート部２４２と、図５０に示す１次振動子用枠部２４３と、１次振動子２４０と、１次振動子励振用固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆと、図５１に示す２次振動子用ベースプレート部２４６と、図５０に示す２次振動子用枠部２４７と、梁構造体２４１と、２次振動子用固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄを備えている。
【０１３９】
図５１の１次振動子用ベースプレート部２４２は、ＳＯＩ基板２００における支持基板２０１に形成した横方向に延びる１次振動子用空洞２４８により区画され、空洞２４８の下に位置する。１次振動子用枠部２４３は、図５１の空洞２４８と半導体層２０３に形成した縦方向に延びる１次振動子用溝２４９ａ，２４９ｂと埋込酸化膜２０２に形成した透孔２５０により区画され、１次振動子用空洞２４８と溝２４９ａ，２４９ｂと透孔２５０の横に位置する。１次振動子２４０は、同じく図５１の１次振動子用空洞２４８と溝２４９ａ〜２４９ｄと透孔２５０により区画され、図５０のごとく１次振動子用枠部２４３から延び、かつ、可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄを有する。１次振動子励振用固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆは、図５１の半導体層２０３に形成した横方向に延びる空洞２５３と、半導体層２０３に形成した縦方向に延びる溝２４９ａ，２４９ｂとにより区画され、１次振動子用枠部２４３から延び、かつ、１次振動子の可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄに対向して配置されている。
【０１４０】
図５１の２次振動子用ベースプレート部２４６は、１次振動子２４０における半導体層２０３に形成した横方向に延びる２次振動子用空洞２５４により区画され、空洞２５４の下に位置する。２次振動子用枠部２４７は、図５１の２次振動子用空洞２５４および１次振動子における半導体層２０３に形成した縦方向に延びる２次振動子用溝２５５ａ，２５５ｂにより区画され、１次振動子において２次振動子用空洞２５４および溝２５５ａ，２５５ｂの横に位置する。また、この２次振動子用枠部２４７は、図５０に示すごとく、１次振動子２４０の可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄの支持部材となっている。
【０１４１】
２次振動子である梁構造体２４１は、図５１の２次振動子用空洞２５４および溝２５５ａ〜２５５ｄにより区画され、１次振動子において２次振動子用空洞２５４の上に位置し、図５０のごとく、２次振動子用枠部２４７から延び、かつ、力学量により変位する可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄを有する。２次振動子用固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄは、図５１の２次振動子用空洞２５４および溝２５５ａ，２５５ｂにより区画され、１次振動子において２次振動子用空洞２５４の上に位置し、図５０のごとく、２次振動子用枠部２４７から延び、かつ、梁構造体の可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄに対向して配置されている。
【０１４２】
さらに、図５０の１次振動子の可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄと２次振動子用枠部２４７との間および１次振動子励振用固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆと１次振動子用枠部２４３との間においては、電気的絶縁材料２５６（図５１参照）が埋め込まれた溝２５７が形成されている。同様に、図５０の梁構造体の可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄと２次振動子用枠部２４７との間および２次振動子用固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄと２次振動子用枠部２４７との間においては、電気的絶縁材料が埋め込まれた溝２５７（図５１参照）が形成されている。
【０１４３】
また、図５１の溝２４９ａ〜２４９ｄ，２５５ａ〜２５５ｄの側壁には保護膜２５８が形成されている。また、埋込酸化膜２０２には透孔２５９が形成されている。また、図５０の１次振動子２４０は、アンカー部２６０ａ，２６０ｂと梁部２６１ａ，２６１ｂを備えている。
【０１４４】
以下、詳しく説明していく。
図５１において、ＳＯＩ基板２００は、支持基板２０１と埋込酸化膜２０２と半導体層２０３から構成されており、支持基板２０１と半導体層２０３は単結晶シリコンよりなる。このＳＯＩ基板２００に、図５０に示すように、単結晶シリコン（単結晶半導体材料）よりなる１次振動子２４０と２次振動子である梁構造体２４１が区画形成されている。１次振動子２４０は図５０での（１００）方向のみに自由度をもち、２次振動子である梁構造体２４１は（０１０）方向にのみ自由度を持つように配置されている。
【０１４５】
梁構造体２４１は質量部１１、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄ、梁部９，１０を備え、質量部１１は、梁構造体２４１を支える枠部２４７から突出する２つのアンカー部７，８により、梁部９，１０を介して架設されており、図５１に示すように、埋込酸化膜２０２の上面において所定間隔を隔てた位置に配置されている。
【０１４６】
アンカー部７，８と梁部９，１０との間には溝２５７（酸化膜等の絶縁材料を配置した溝）が配置され、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄが枠部２４７から電気的に絶縁されている。質量部１１における一方の側面からは４つの可動電極１２ａ〜１２ｄが突出している。また、質量部１１における他方の側面からは４つの可動電極１３ａ〜１３ｄが突出している。可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄは、等間隔で平行に延びる櫛歯状の形状になっている。
【０１４７】
梁構造体２４１を支持する枠部２４７には第１の固定電極１６ａ〜１６ｄおよび第２の固定電極１７ａ〜１７ｄが固定されている。第１の固定電極１６ａ〜１６ｄは、枠部２４７側に溝２５７（酸化膜等の絶縁材料を配置した溝）を介して連結され、枠部２４７と電気的に絶縁されている。また、第１の固定電極１６ａ〜１６ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１２ａ〜１２ｄの一方の側面と対向している。同様に、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄは、枠部２４７側に溝２５７（酸化膜等の絶縁材料を配置した溝）を介して固定され、枠部２４７と電気的に絶縁されている。また、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１２ａ〜１２ｄの他方の側面と対向している。同様に、枠部２４７には第１の固定電極２２ａ〜２２ｄおよび第２の固定電極２３ａ〜２３ｄが固定されている。
【０１４８】
第１の固定電極２２ａ〜２２ｄは、枠部２４７側に溝２５７（酸化膜等の絶縁材料を配置した溝）を介して連結され、枠部２４７と電気的に絶縁されている。また、第１の固定電極２２ａ〜２２ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１３ａ〜１３ｄの一方の側面と対向している。同様に、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄは、枠部２４７側に溝２５７（酸化膜等の絶縁材料を配置した溝）を介して連結および絶縁されている。また、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１３ａ〜１３ｄの他方の側面と対向している。
【０１４９】
１次振動子２４０は、枠部２４３の内方に位置し、１次振動子２４０を支える枠部２４３から突出する２つのアンカー部２６０ａ，２６０ｂにより、梁部２６１ａ，２６１ｂを介して架設されている。
【０１５０】
枠部２４７における一方の側面（図５０においては左側面）からは４つの可動電極２５１ａ〜２５１ｄが絶縁溝２５７を介して突出している。また、枠部２４７における他方の側面（図５０においては右側面）からは４つの可動電極２５２ａ〜２５２ｄが絶縁溝２５７を介して突出している。可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄは、等間隔で平行に延びる櫛歯状の形状になっている。
【０１５１】
枠部２４３には固定電極２４４ａ〜２４４ｆおよび２４５ａ〜２４５ｆが固定されている。固定電極２４４ａ〜２４４ｆは、枠部２４３側にそれぞれ絶縁溝２５７を介して連結され、枠部２４３と電気的に絶縁されている。また、固定電極２４４ａ〜２４４ｆは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極２５１ａ〜２５１ｄの側面と対向している。同様に、固定電極２４５ａ〜２４５ｄは、枠部２４３側に絶縁溝２５７を介して連結され、電気的に絶縁されている。また、固定電極２４５ａ〜２４５ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置されて１次振動子の可動電極２５２ａ〜２５２ｄの側面と対向している。
【０１５２】
梁構造体２４１において、第１の固定電極１６ａ〜１６ｄ，２２ａ〜２２ｂ、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄ，２３ａ〜２３ｄからは、それぞれ、図４９に示すように酸化膜３２，３３（図５１参照）上の配線２６２，２６３，２６４，２６５により枠部２４７と電気的に絶縁を保ち、梁部２６１ａ，２６１ｂ（図５０参照）、１次振動子のアンカー部２６０ａ，２６０ｂ（図５０参照）、１次振動子用枠部２４３の上部を通して外部に電位を取り出している。
【０１５３】
また、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄの電位は、質量部１１、梁部７，８を通し酸化膜上に形成されている図４９の配線２６６により第１、第２の固定電極と同様に枠部２４７と電気的に絶縁を保ち、１次振動子の梁部２６１ａ，２６１ｂ、１次振動子のアンカー部２６０ａ，２６０ｂ、枠部２４３の上部を通して外部に電位を取り出している。
【０１５４】
１次振動子において、固定電極２４４ａ〜２４４ｆ、固定電極２４５ａ〜２４５ｆからは、酸化膜上に形成されている図４９の配線２６７，２６８，２６９，２７０により外部に電位を取り出している。また、図４９の可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄの電位は酸化膜上に形成されている配線２７１，２７２，２７３により枠部２４７、梁部２６１ａ，２６１ｂを通し、枠部２４３と電気的に絶縁を保ち、外部に電位を取り出している。
【０１５５】
次に、ヨーレートセンサの断面構造について、図５１を用いて説明する。
ヨーレートセンサの構造体の可動部、固定部の大部分は単結晶シリコンにて形成されている。ヨーレートセンサは、直交する自由度をもつ１次振動子２４０と梁構造体（２次振動子）２４１の２つの振動子から構成され、ベースプレート部２４２から所定の間隔を隔てて形成された１次振動子２４０と、１次振動子２４０内に形成された梁構造体２４１からなる。
【０１５６】
詳しくは、ＳＯＩ基板２００の支持基板２０１において空洞２４８が支持基板２０１の上部に横方向に拡がりをもって形成され、この空洞２４８により下面が露出する埋込酸化膜２０２には透孔２５０が環状に形成されている。さらに、ＳＯＩ基板２００の半導体層２０３には空洞２５３が環状に形成され、この空洞２５３と透孔２５０は連通している。半導体層２０３には空洞２５３に達する溝２４９ａ〜２４９ｄが形成されている。このように構成により、梁構造の１次振動子２４０がＳＯＩ基板２００に作り込まれていることになる。また、このような１次振動子２４０において、半導体層２０３には空洞２５４が形成され、同じく半導体層２０３に形成した溝２５５ａ〜２５５ｄが空洞２５４に達している。このような構成により、２次振動子２４１が１次振動子２４０に作り込まれていることになる。
【０１５７】
また、梁構造体２４１における質量部１１と可動電極（図５０の符号１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄ）は埋込酸化膜２０２から所定の間隔を隔てて形成されている。１次振動子２４０において、梁構造体の枠部２４７が埋込酸化膜２０２に支持され、固定電極（図５０の符号１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄ）が埋込酸化膜２０２から所定の間隔を隔てて形成されている。また、１次振動子用枠部２４３には固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆが形成されている。固定電極２４４ａ〜２４４ｆはトレンチ溝２５７に酸化膜で埋め込んだ絶縁材料２５６を介して１次振動子用枠部２４３に固定されている。この絶縁材料２５６により１次振動子用枠部２４３から電気的に絶縁されている。質量部１１、梁構造体用枠部２４７、固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆの側壁にはそれぞれ側壁保護膜２５８が形成されている。質量部１１、梁構造体用枠部２４７、固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆの上部には、酸化膜３２，３３が形成されている。
【０１５８】
次に、ヨーレートセンサの動作について説明する。
図５０に示す１次振動子２４０を（１００）方向に振動（励振）させる。これは、固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆと可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄの間に周期電圧を与えることにより行う。
【０１５９】
この場合、固定電極２４４ａ〜２４４ｆと可動電極２５１ａ〜２５１ｄとの間に発生する静電引力と、固定電極２４５ａ〜２４５ｆと可動電極２５２ａ〜２５２ｄとの間に発生する静電引力の位相差はπラジアンずれていることにより、効率的に１次振動子２４０を振動させることができる。このとき、図５０に示す（００１）方向の回りに角速度Ωが発生した場合、１次振動子全体に（０１０）の方向にコリオリの力が働く。１次振動子２４０は（０１０）方向に自由度を持たないため、（０１０）方向に自由度をもつ梁構造体２４１にコリオリ力２ｍＶΩが働く。
【０１６０】
梁構造体２４１の可動電極１２ａ〜１２ｄと第１の固定電極１６ａ〜１６ｄとの間には第１のコンデンサが、また、可動電極１２ａ〜１２ｄと第２の固定電極１７ａ〜１７ｄとの間には第２のコンデンサが形成されている。同様に、可動電極１３ａ〜１３ｆと第１の固定電極２２ａ〜２２ｄとの間に第１のコンデンサが、また、可動電極１３ａ〜１３ｄと第２の固定電極２３ａ〜２３ｆとの間に第２のコンデンサが形成されている。
【０１６１】
梁構造体２４１にコリオリ力が発生すると、第１、第２のコンデンサの静電容量が周期的に変化する。周期変化を１次振動子２４０の変位の周期変化で同期検波することにより、センサに加わっている角速度Ωを検出することができる。
【０１６２】
このように本センサ構造によれば、ＳＯＩ基板における支持基板２０１に形成した空洞２４８と埋込酸化膜２０２に形成した透孔２５０と半導体層２０３に形成した空洞２５３と溝２４９ａ〜２４９ｄにより、１次振動子用ベースプレート部２４２と１次振動子用枠部２４３と１次振動子２４０と１次振動子励振用固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆが区画されるとともに、１次振動子における半導体層２０３に形成した空洞２５４と溝２５５ａ〜２５５ｄにより、２次振動子用ベースプレート部２４６と２次振動子用枠部２４７と梁構造体２４１と２次振動子用固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄとが区画形成されている。また、可動電極と枠部との間および固定電極と枠部との間に形成された溝に埋め込まれた電気的絶縁材料２５６により電極が分離されている。
【０１６３】
このように、ＳＯＩ基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサ、特に励振型ヨーレートセンサにおいて、ＳＯＩ基板を用いているためセンサの断面構造を簡単化することができる。
【０１６４】
次に、製造方法を、図５１の断面図に対応する図５２〜図５８に示す工程図に従って説明する。
まず、図５２に示すように、支持基板２０１、埋込酸化膜２０２、半導体層２０３からなるＳＯＩ基板２００を用意し、半導体層２０３に溝２５７をパターン形成する。そして、半導体層２０３の上にシリコン酸化膜を成膜し、溝２５７を埋め込み、かつ半導体層２０３の表面を酸化膜３２で覆う。このように、ＳＯＩ基板２００における半導体層２０３の上面から異方性エッチングを行い、可動電極を枠部から電気的に絶縁するとともに固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝２５７を形成し、さらに、溝２５７を絶縁材料２５６で埋め込む。つまり、図５０の可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄを枠部２４７から電気的に絶縁するための溝と、可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄを枠部２４７から電気的に絶縁するための溝と、固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄを枠部２４７から電気的に絶縁するための溝と、固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆを枠部２４３から電気的に絶縁するための溝とを形成し、この溝を絶縁材料２５６で埋め込む。
【０１６５】
そして、図５３に示すように、配線材料５０を成膜し、パターニングを行い続いて、酸化膜３３を成膜し、配線パターン５０を覆う。
さらに、図５４に示すように、半導体層２０３と配線材料５０の上部の酸化膜を一部除去してコンタクトホールを形成し、配線材料２６７，２６９を成膜しパターニングを行う。
【０１６６】
そして、図５５に示すように、ＳＯＩ基板２００に構造体形成のためのマスクフォトを行い、マスク５１にて半導体層２０３の上面から異方性エッチングを行い、１次振動子用ベースプレート部（２４２）と１次振動子用枠部（２４３）と１次振動子（２４０）と１次振動子励振用固定電極（２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆ）と２次振動子用ベースプレート部（２４６）と２次振動子用枠部（２４７）と梁構造体（２４１）と２次振動子用固定電極（１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄ）を区画形成するための縦方向に延びる第２の溝２４９ａ〜２４９ｄ，２５５ａ〜２５５ｄを形成する。この際、溝の深さは、埋込酸化膜２０２に達しないような深さとする。
【０１６７】
また、異方性エッチング時あるいはエッチング後に異方性エッチングを行った溝２４９ａ〜２４９ｄ，２５５ａ〜２５５ｄの内壁面に保護膜２５８を形成するとともに溝底面に付いた保護膜を除去する。このように、溝２４９ａ〜２４９ｄ，２５５ａ〜２５５ｄの底面を除く溝２４９ａ〜２４９ｄ，２５５ａ〜２５５ｄの側壁に保護膜２５８を形成する。
【０１６８】
側壁保護膜２５８は、製造プロセスに適合したものを選択しなければならないが、トレンチエッチング時にポリマー等を形成、熱酸化膜を形成、ＣＶＤ等で酸化膜を成膜、Ｏ2 プラズマ等で薄い酸化膜を形成、薬液等で酸化膜を形成等、どのような方法をとってもよい。その場合の配線材料は、熱工程が加わらない場合は、配線材料２６７，２６９はアルミ等の金属配線またはポリシリコン等の材料が考えられる。また、熱工程が加わる場合は、配線材料２６７，２６９は高融点金属であるタングステンやその化合物等あるいはポリシリコン等の材料が考えられる。
【０１６９】
引き続き、図５６に示すように、マスク５１にて続けて異方性エッチングを行い、第２の溝２４９ａ〜２４９ｄ，２５５ａ〜２５５ｄの底面から半導体層２０３に対し縦方向に延びる第３の溝２８０を形成する。この溝２８０の形成の際には、埋込酸化膜２０２に達する深さまでエッチングを行う。
【０１７０】
この際、前工程で成膜した側壁保護膜２５８はエッチングされない、または、エッチングされても後工程で問題のない程度のエッチングしかされない条件を選択する必要がある。
【０１７１】
その後、図５７に示すように、マスク５１にて続けて埋込酸化膜２０２のエッチングを行い、第３の溝２８０での底面の埋込酸化膜２０２に対し縦方向に延びる透孔２５０，２５９を形成する。つまり、支持基板２０１に達するような透孔２５０，２５９を形成する。
【０１７２】
さらに、第３の溝２８０および透孔２５０，２５９から半導体層２０３および支持基板２０１に対し等方性エッチングを行い、図５８に示すように、横方向に延びる空洞２５３，２５４，２４８を形成する。これにより、１次振動子用ベースプレート部２４２と１次振動子用枠部２４３と１次振動子２４０と１次振動子励振用固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆと２次振動子用ベースプレート部２４６と２次振動子用枠部２４７と梁構造体２４１と２次振動子用固定電極（１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄ）が区画形成される。
【０１７３】
この際、等方性エッチングでは埋込酸化膜２０２はエッチングが常に遅く、シリコンのみがエッチングされる。また、この等方性エッチングでは、前述した、側壁保護膜２５８はエッチングされないような組み合わせを選ぶ必要がある。この等方性エッチングの際、ＳＦ6 や、ＣＦ4 等のガス材料を用いたプラズマエッチング工程を用いることにより、従来のウエット工程に比較してエッチングの後の構造体形成歩留まりの向上を図ることができる。
【０１７４】
最後に、エッチングマスク５１を除去すると、図５１に示すように、ヨーレートセンサを形成することができる。
このようにして、１枚のＳＯＩ基板２００に、直交する自由度を持つ１次振動子２４０と梁構造体２４１を作り込むことができる。
【０１７５】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体２４１、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサ、特に、特に励振型ヨーレートセンサにおいて、製造時のスタートウエハとしてＳＯＩ基板を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。
（第７の実施の形態）
次に、第７の実施の形態を、第６の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【０１７６】
図５９には、本実施形態のヨーレートセンサの断面形態を示す。
この構造体は、第６の実施形態の図５１とほぼ同じであるが、梁構造体の枠部２４７が埋込酸化膜２０２に対し酸化膜の柱２９１，２９２により連結支持されている。
【０１７７】
次に、製造工程を、図６０〜図６６を用いて説明する。
まず、図６０に示すように、ＳＯＩ基板２００の半導体層２０３に溝２５７，２９３，２９４をパターン形成する。ここで、溝２９３，２９４は埋込酸化膜２０２に達する。そして、半導体層２０３の上にシリコン酸化膜を成膜し、溝２５７，２９３，２９４を埋め込み、かつ半導体層２０３の表面を酸化膜３２で覆う。そして、図６１に示すように、配線材料５０を成膜し、パターニングを行い続いて、酸化膜３３を成膜し、配線パターン５０を覆う。さらに、図６２に示すように、半導体層２０３と配線材料５０の上部の酸化膜を一部除去してコンタクトホールを形成し、配線材料２６７，２６９を成膜しパターニングを行う。
【０１７８】
そして、図６３に示すように、ＳＯＩ基板２００に構造体形成のためのマスクフォトを行い、マスク５１にて異方性エッチング（トレンチエッチング）を行い、溝２４９ａ〜２４９ｄ，２５５ａ〜２５５ｄを形成する。この際の異方性エッチングは、埋込酸化膜２０２に達しないような深さとする。また、異方性エッチング時あるいはエッチング後に異方性エッチングを行った溝の内壁面に保護膜２５８を形成するとともに、溝底面に付いた保護膜を除去する。
【０１７９】
引き続き、図６４に示すように、マスク５１にて続けて異方性エッチングを行い、埋込酸化膜２０２に達する深さまでエッチングを行い、溝２８０を形成する。その後、図６５に示すように、マスク５１にて続けて埋込酸化膜２０２のエッチングを行い、支持基板２０１に達するような透孔２５０，２５９を形成する。
【０１８０】
さらに、図６６に示すように、半導体層２０３および支持基板２０１を等方性エッチングをすることにより、空洞２５３，２５４，２４８を形成する。
最後に、エッチングマスク５１を除去すると、図５９に示すように、ヨーレートセンサを形成することができる。
【０１８１】
このような、構造支持方法を用いることで梁構造体を支持する枠部の幅が狭い場合、図５１の場合には、埋込酸化膜２０２と梁構造体支持用の枠部２４７の間のシリコンが等方性エッチング時に消滅してしまうことも考えられるが、それが回避できる。
【０１８２】
なお、本例（ＳＯＩ基板を用いて１次と２次の振動子を形成する場合）にも、図１２，１３の構造（絶縁溝の平面構造として中央部を先端側に張り出させる）を採用したり、図１４，１５の構造（溝を埋め込む材料を、絶縁材料で被われた材料とする）を採用してもよい。
【０１８３】
また、これまで説明してきた各実施形態に対する応用例として以下のようにしてもよい。
（i)溝の側壁保護膜（例えば、図４の側壁保護膜４０，４２）を、最終工程までに取り除くようにしてもよい。これにより、側壁保護膜が経時変化等により剥離する可能性があるが、これを回避してセンサの長期的な信頼性向上を図ることができる。
(ii)梁構造体上の配線材以外の膜（例えば、図４の層間絶縁膜３２，３３）の少なくともその一部を、最終工程までに取り除くようにしてもよい。これにより、梁構造体上に膜が残っている場合にはその膜の残留応力により梁構造体が変形しやすいが（特に、梁構造体の厚さが小さい場合）、これを回避することができる。ただし、配線材の下の膜においては、配線材の直下の部位は残しておくものとする。
【０１８４】
この（i)，(ii)について詳しく説明する。まず（i)に関して、図４のように側壁保護膜４０，４２はセンサの長期的な信頼性、たとえば本センサを自動車用センサとして使用する場合において１９年、２１万ｋｍ保証等を考えると、経時変化等により剥離する可能性がある。そのため、図１０で示すエッチング後あるいは当該エッチング時に、図６７に示すように、最終的には除去するほうが望ましい。以下、積極的に製作プロセスに除去工程を入れる場合と入れない場合について述べる。積極的に除去工程を入れる場合、たとえば、側壁保護膜４０，４２にポリマ等の有機薄膜を用いている場合には、Ｏ2 プラズマ中でアッシングを行うことにより除去が可能である。また、側壁保護膜４０，４２が酸化膜系の膜であれば、シリコンと選択性のあるプラズマドライエッチングまたは、ＨＦ気相エッチングにより取り除くことができる。一方、積極的に除去プロセスを入れない場合には、次のように行う。空洞２を形成する等方性エッチングでは、場合によっては側壁保護膜４０，４２をエッチングしながら空洞２が形成される。そこで、空洞２を形成する時間で側壁保護膜４０，４２が消失するように側壁保護膜４０，４２の膜厚を決定する。これにより、最終の除去工程を省略することができる。特に側壁保護膜を非常に薄く（数ｎｍ）形成する場合には有用である。
【０１８５】
また、(ii)に関して、図１０のエッチングマスク５１を除去後、梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を残した場合、その層間絶縁膜３２，３３の内部応力により梁構造体６が変形する場合がある。その場合には図６８に示すように梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を一部除去することによりその変形を抑制することができる。層間絶縁膜３２，３３の除去は、プラズマドライエッチング等を用い、梁構造体６を形成しているシリコンと、電極を形成している材料（たとえばアルミ等）と選択比のある条件を用い行う。ただし、梁構造体６を形成する段階で梁構造体６の表面全体に不純物拡散層等を形成した場合には、層間絶縁膜３２，３３を除去した場合に梁構造体６が変形する場合があるのでその場合には、層間絶縁膜３２，３３を除去せず、その変形を抑制するように層間絶縁膜３２，３３の膜厚を決定し梁構造体６を形成する。
【０１８６】
このように、梁構造体６上の酸化膜または窒化膜の面積をできるだけ少なくする。その結果、梁構造体（下面が等方性エッチングでくり抜かれている部分）６の上に膜が残っていると、その膜の残留応力により梁構造体６が変形しやすく、梁構造体６の厚さが大きければ影響が少ないが、梁構造体６の厚さが小さい場合には影響が大きいが（断面２次モーメントの大小で変わるが）、梁構造体６上の膜は、配線に関係しているところ以外はできるだけ除去すると、実用上好ましいものとなる。
【０１８７】
同様に、（i)に関して、図２４の側壁保護膜４０，４２を図６９示すように除去したり、(ii)に関して、図２４のエッチングマスク５１を除去後、梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を残した場合、図７０に示すように梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を一部除去してもよい。
【０１８８】
以下、同様に、図３４の側壁保護膜４０，４２を図７１のように除去したり、図３４のエッチングマスク５１の除去後に梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を残した場合に図７２のように梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を一部除去してもよい。図４０において、側壁保護膜４０，４２を図７３のように除去したり、エッチングマスク５１の除去後に梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を残した場合に図７４のように梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を一部除去してもよい。図４３において、図７５のように側壁保護膜を除去すると安定したセンサ出力を得ることができ、また、図７６のように梁構造体上の膜の少なくともその一部を除去してもよい。図４８において、側壁保護膜４０，４２を図７７のように除去したり、エッチングマスク５１の除去後に梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を残した場合に図７８のように梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を一部除去してもよい。図５８において、側壁保護膜２５８を図７９のように除去したり、エッチングマスク５１の除去後に梁構造体上の層間絶縁膜３２，３３を残した場合に図８０のように梁構造体上の層間絶縁膜３２，３３を一部除去してもよい。図６６において、側壁保護膜２５８を図８１のように除去したり、エッチングマスク５１の除去後に梁構造体上の層間絶縁膜３２，３３を残した場合に図８２のように梁構造体上の層間絶縁膜３２，３３を一部除去してもよい。
【０１８９】
なお、図６８，７０，７２，７４，７６，７８，８０，８２においては、梁構造体上の膜の少なくともその一部を除去することに加え、側壁保護膜も除去しているが、側壁保護膜を残し、梁構造体上の膜を除去するようにしてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における半導体加速度センサを示す平面図。
【図２】半導体加速度センサの斜視図。
【図３】図１のＡ−Ａ線での縦断面図。
【図４】図１のＢ−Ｂ線での縦断面図。
【図５】半導体加速度センサの斜視図。
【図６】製造工程を説明するための断面図。
【図７】製造工程を説明するための断面図。
【図８】製造工程を説明するための断面図。
【図９】製造工程を説明するための断面図。
【図１０】製造工程を説明するための断面図。
【図１１】電極の分離構造を示す図。
【図１２】応用例の電極の分離構造を説明するための図。
【図１３】応用例の電極の分離構造を説明するための図。
【図１４】応用例の溝構造を説明するための図。
【図１５】応用例の溝構造を説明するための図。
【図１６】第２の実施の形態における半導体加速度センサを示す断面図。
【図１７】半導体加速度センサの固定電極における斜視図。
【図１８】固定電極の支持構造を説明するための断面図。
【図１９】固定電極の支持構造を説明するための断面図。
【図２０】製造工程を説明するための断面図。
【図２１】製造工程を説明するための断面図。
【図２２】製造工程を説明するための断面図。
【図２３】製造工程を説明するための断面図。
【図２４】製造工程を説明するための断面図。
【図２５】スイッチ式加速度センサの平面図。
【図２６】図２５のＣ−Ｃ線での縦断面図。
【図２７】第３の実施の形態における半導体加速度センサを示す斜視図。
【図２８】図２７のＤ−Ｄ線での縦断面図。
【図２９】図２７のＥ−Ｅ線での縦断面図。
【図３０】製造工程を説明するための断面図。
【図３１】製造工程を説明するための断面図。
【図３２】製造工程を説明するための断面図。
【図３３】製造工程を説明するための断面図。
【図３４】製造工程を説明するための断面図。
【図３５】第４の実施の形態における半導体加速度センサの断面図。
【図３６】製造工程を説明するための断面図。
【図３７】製造工程を説明するための断面図。
【図３８】製造工程を説明するための断面図。
【図３９】製造工程を説明するための断面図。
【図４０】製造工程を説明するための断面図。
【図４１】第５の実施の形態における半導体加速度センサの断面図。
【図４２】固定電極の支持構造を説明するための断面図。
【図４３】固定電極の支持構造を説明するための断面図。
【図４４】製造工程を説明するための断面図。
【図４５】製造工程を説明するための断面図。
【図４６】製造工程を説明するための断面図。
【図４７】製造工程を説明するための断面図。
【図４８】製造工程を説明するための断面図。
【図４９】第６の実施の形態におけるヨーレートセンサの平面図。
【図５０】半導体加速度センサの平面図。
【図５１】図４９のＦ−Ｆ線での縦断面図。
【図５２】製造工程を説明するための断面図。
【図５３】製造工程を説明するための断面図。
【図５４】製造工程を説明するための断面図。
【図５５】製造工程を説明するための断面図。
【図５６】製造工程を説明するための断面図。
【図５７】製造工程を説明するための断面図。
【図５８】製造工程を説明するための断面図。
【図５９】第７の実施の形態におけるヨーレートセンサの縦断面図。
【図６０】製造工程を説明するための断面図。
【図６１】製造工程を説明するための断面図。
【図６２】製造工程を説明するための断面図。
【図６３】製造工程を説明するための断面図。
【図６４】製造工程を説明するための断面図。
【図６５】製造工程を説明するための断面図。
【図６６】製造工程を説明するための断面図。
【図６７】応用例を説明するための断面図。
【図６８】応用例を説明するための断面図。
【図６９】応用例を説明するための断面図。
【図７０】応用例を説明するための断面図。
【図７１】応用例を説明するための断面図。
【図７２】応用例を説明するための断面図。
【図７３】応用例を説明するための断面図。
【図７４】応用例を説明するための断面図。
【図７５】応用例を説明するための断面図。
【図７６】応用例を説明するための断面図。
【図７７】応用例を説明するための断面図。
【図７８】応用例を説明するための断面図。
【図７９】応用例を説明するための断面図。
【図８０】応用例を説明するための断面図。
【図８１】応用例を説明するための断面図。
【図８２】応用例を説明するための断面図。
【図８３】従来の半導体加速度センサの平面図。
【図８４】図８３のＧ−Ｇ線での縦断面図。
【図８５】図８３のＨ−Ｈ線での縦断面図。
【図８６】図８３のＩ−Ｉ線での縦断面図。
【図８７】図８３のＪ−Ｊ線での縦断面図。
【図８８】製造工程を説明するための断面図。
【図８９】製造工程を説明するための断面図。
【図９０】製造工程を説明するための断面図。
【図９１】製造工程を説明するための断面図。
【図９２】製造工程を説明するための断面図。
【図９３】製造工程を説明するための断面図。
【図９４】製造工程を説明するための断面図。
【図９５】製造工程を説明するための断面図。
【図９６】製造工程を説明するための断面図。
【図９７】製造工程を説明するための断面図。
【符号の説明】
１…単結晶シリコン基板、２…空洞、３…ベースプレート部、４ａ〜４ｄ…溝、５…四角枠部、６…梁構造体、１２ａ〜１２ｄ…可動電極、１３ａ〜１３ｄ…可動電極、１４ａ〜１４ｄ…溝、１５ａ〜１５ｄ…絶縁材料、１６ａ〜１６ｄ…第１の固定電極、１７ａ〜１７ｄ…第２の固定電極、１８ａ〜１８ｄ…溝、１９ａ〜１９ｄ…絶縁材料、２０ａ〜２０ｄ…溝、２１ａ〜２１ｄ…絶縁材料、２２ａ〜２２ｄ…第１の固定電極、２３ａ〜２３ｄ…第２の固定電極、２４ａ〜２４ｄ…溝、２５ａ〜２５ｄ…絶縁材料、２６ａ〜２６ｄ…溝、２７ａ〜２７ｄ…絶縁材料、４０，４１，４２…保護膜、６５…溝、６６…絶縁材料、６７…ポリシリコン、７０…固定電極、７１，７２…柱、８０ａ〜８０ｄ…溝、２００…ＳＯＩ基板、２０１…支持基板、２０２…埋込酸化膜、２０３…半導体層、２１０…柱、２２０，２２１…柱、２３０ａ，２３０ｂ…溝、２４０…１次振動子、２４１…２次振動子、２４２…１次振動子用ベースプレート部、２４３…１次振動子用枠部、２４４ａ〜２４４ｆ…１次振動子励振用固定電極、２４６…２次振動子用ベースプレート部、２４７…２次振動子用枠部、２４８…１次振動子用空洞、２４９ａ，２４９ｂ…１次振動子用溝、２５０…透孔、２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄ…可動電極、２５３…空洞、２５４…２次振動子用空洞、２５５ａ〜２５５ｄ…２次振動子用溝、２５６…電気的絶縁材料、２５７…溝、２５８…電気的絶縁材料、２５９…溝、２５８…保護膜、２８０…溝。
【発明の属する技術分野】
この発明は、可動電極を有する梁構造体を具備し、例えば、加速度やヨーレートや振動等の力学量を検出する半導体力学量センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加速度やヨーレートや振動等を検出する半導体力学量センサが、特開平９−２１１０２２号公報に開示されている。このセンサはマイクロマシニング技術を用いて半導体基板を加工して可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向する固定電極を半導体基板に作り込んだものである。以下、この種のセンサを詳しく説明する。
【０００３】
図８３に、半導体加速度センサの平面図を示す。また、図８４〜図８７に、図８３におけるＧ−Ｇ断面図、Ｈ−Ｈ断面図、Ｉ−Ｉ断面図、Ｊ−Ｊ断面図をそれぞれ示す。
【０００４】
図８３，８４において、基板５００の上面には、単結晶半導体材料よりなる梁構造体５０１が配置されている。梁構造体５０１は、基板５００側から突出する４つのアンカー部５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄにより架設されており、基板５００の上面において所定間隔を隔てた位置に配置されている。梁構造体５０１は、梁部５０３，５０４と質量部５０５と櫛歯状の可動電極５０６ａ〜５０６ｄ，５０７ａ〜５０７ｄを有する。基板５００の上面には第１の固定電極５０８ａ〜５０８ｄ，５０９ａ〜５０９ｄと第２の固定電極５１０ａ〜５１０ｄ，５１１ａ〜５１１ｄが固定されている。各固定電極５０８ａ〜５０８ｄ，５０９ａ〜５０９ｄ，５１０ａ〜５１０ｄ，５１２ａ〜５１２ｄは、基板５００側から突出するアンカー部５１２により支持されており、基板５００の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された梁構造体５０１の可動電極５０６ａ〜５０６ｄ，５０７ａ〜５０７ｄの側面と対向している。梁構造体５０１の可動電極５０６ａ〜５０６ｄ，５０７ａ〜５０７ｄと固定電極５０８ａ〜５０８ｄ，５１０ａ〜５１０ｄ，５０９ａ〜５０９ｄ，５１１ａ〜５１１ｄとの間でコンデンサが形成される。
【０００５】
基板５００は、図８４に示すように、シリコン基板５１３の上に、ポリシリコン薄膜５１４と下層側絶縁体薄膜５１５と導電性薄膜５１６と上層側絶縁体薄膜５１７とを積層した構造となっている。導電性薄膜５１６により、図８３に示すように、４つの配線パターン５１８〜５２１が形成され、配線パターン５１８〜５２１が固定電極５０８ａ〜５０８ｄ，５１０ａ〜５１０ｄ，５０９ａ〜５０９ｄおよび５１１ａ〜５１１ｄの配線となっている。
【０００６】
そして、加速度が基板表面に平行な方向に作用したときの梁構造体５０１の変位を、可動電極と固定電極とによりコンデンサの容量変化として測定することにより、加速度の大きさを求めるようにしている。
【０００７】
加速度センサの製造は、次のように行われる（以下、図８３中のＫ−Ｋ断面での工程図に従って説明する）。
まず、図８８に示すように、単結晶シリコン基板５３０を用意し、このシリコン基板５３０に溝５３１をパターン形成する。そして、シリコン基板５３０に対し静電容量検出を行うための電極とするためにリン拡散等により不純物を導入する。そして、図８９に示すように、シリコン基板５３０の上に犠牲層用薄膜としてのシリコン酸化膜５３２を成膜し、さらに、シリコン酸化膜５３２の表面を平坦化する。その後、図９０に示すように、犠牲層エッチング時のエッチングストッパとなるシリコン窒化膜５３４を成膜する。そして、シリコン窒化膜５３４とシリコン酸化膜５３２との積層体に対し、アンカー部を形成する領域に、開口部５３５ａ〜５３５ｃを形成する。
【０００８】
引き続き、図９１に示すように、開口部５３５ａ〜５３５ｃおよびシリコン窒化膜５３４の上にポリシリコン薄膜５３６を成膜し、その後、リン拡散等により不純物を導入して導電性薄膜とし、さらに、フォトリソグラフィを経て配線パターン５３６ａと下部電極５３６ｂ（図８７参照）とアンカー部５３６ｃを形成する。そして、図９２に示すように、ポリシリコン薄膜５３６およびシリコン窒化膜５３４の上にシリコン酸化膜５３７を成膜する。さらに、図９３に示すように、シリコン酸化膜５３７の上に貼り合わせ用薄膜としてのポリシリコン薄膜５３８を成膜し、貼り合わせのためにポリシリコン薄膜５３８の表面を機械的研磨等により平坦化する。
【０００９】
さらに、図９４に示すように、シリコン基板５３０とは別の単結晶シリコン基板５３９を用意し、ポリシリコン薄膜５３８の表面とシリコン基板５３９とを貼り合わせる。そして、図９５に示すように、シリコン基板５３０，５３９を表裏逆にして、シリコン基板５３０側を機械的研磨等により研磨等を行い薄膜化する。この後、図９６に示すように、層間絶縁膜５４０を成膜し、フオトリソグラフィを経てドライエッチング等によりコンタクトホールを形成する。そして、層間絶縁膜５４０の上の所定領域にシリコン窒化膜５４１を形成し、さらに、アルミ電極５４２を成膜・フォトリソグラフィを経て形成する。
【００１０】
最後に、図９７に示すように、ＨＦ系のエッチング液によりシリコン酸化膜５３２をエッチング除去し、可動電極を有する梁構造体を可動とする。つまり、エッチング液を用いた犠牲層エッチングにより所定領域のシリコン酸化膜５３２を除去して、シリコン基板５３０に梁構造体５０１および固定電極（５０８ａ，５０８ｂ等）を形成する。
【００１１】
このようにして、貼り合わせ基板を用いた半導体加速度センサを形成することができる。
ところが、このような半導体力学量センサにおいては、センサの構造上、可動電極および各固定電極の電気的分離を行う必要があるとともに、分離した電極からの配線の取り回しを行う必要があり、センサの構造が複雑になってしまう。また、図９４で示したように、基板（基板５３０と５３９）の貼り合わせ工程が存在するため、コストダウンが図りにくいという問題点がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上述した技術的背景に鑑みなされたもので、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、新規なる電気的分離構造を採用した半導体力学量センサとその製造方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の半導体力学量センサによれば、単層の半導体基板に形成した空洞と電気的絶縁材料が埋め込まれた状態で空洞に達する溝によりベースプレート部と枠部と梁構造体と固定電極とが区画されるとともに、可動電極と枠部との間および固定電極と枠部との間に形成された溝に埋め込まれた電気的絶縁材料により電極が電気的に分離される。
【００１４】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、単層の半導体基板を用いているためセンサの断面構造を簡単化することができる。
【００１５】
請求項２に記載の半導体力学量センサの製造方法によれば、ベースプレート部と、枠部と、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、梁構造体の可動電極に対向して配置された固定電極とを備えた半導体力学量センサの製造方法として、単層の半導体基板の上面から異方性エッチングが行われ、可動および固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝が形成されるとともに、当該溝が絶縁材料で埋め込まれる。そして、この第１の溝が絶縁材料で埋め込まれた後、半導体基板の上面から異方性エッチングが行われ、枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第２の溝が形成されるとともに、当該溝の底面を除く溝の側壁に保護膜が形成される。さらに、第２の溝の底面から半導体基板に対し等方性エッチングが行われ、絶縁材料が埋め込まれた第１の溝に達するように横方向に延びる空洞が形成され、空洞の下に位置するベースプレート部と、空洞および第２の溝の横に位置する枠部と、梁構造体と、固定電極とが区画形成される。その結果、請求項１に記載の半導体力学量センサが製造される。
【００１６】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、製造時のスタートウエハとして単層の半導体基板を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。
【００１７】
ここで、請求項１に記載の半導体力学量センサにおいて、請求項３に記載のように、ベースプレート部上に立設した電気的絶縁材料よりなる柱にて固定電極と梁構造体の少なくとも一方を支持するようにすると、固定電極と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が狭い場合にも、絶縁材料の柱を用いて容易に固定電極と梁構造体の少なくも一方を支持することができる。つまり、固定電極と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が広くないと、固定電極と梁構造体の少なくも一方をベースプレート部に固定することができないが、このような手法を採ることにより、狭い領域でも固定電極と梁構造体の少なくとも一方を配置でき、また、この部材をベースプレート部から完全に絶縁することができる。特に、変形を最小限に抑えたい場合（例えば、加速度センサ）に有益である。
【００１８】
請求項４に記載の半導体力学量センサの製造方法によれば、ベースプレート部と、枠部と、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、梁構造体の可動電極に対向して配置された固定電極とを備えた半導体力学量センサの製造方法として、単層の半導体基板の上面から異方性エッチングが行われ、可動および固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝、および固定電極と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部から支持するための第１の溝よりも深い縦方向に延びる第２の溝が形成されるとともに、これら溝が絶縁材料で埋め込まれる。そして、第１および第２の溝が絶縁材料で埋め込まれた後、半導体基板の上面から異方性エッチングが行われ、枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第３の溝が形成されるとともに、当該溝の底面を除く溝の側壁に保護膜が形成される。さらに、第３の溝の底面から半導体基板に対し第２の溝内の絶縁材料の下端が露出せず、かつ絶縁材料が埋め込まれた第１の溝に達するように等方性エッチングが行われて横方向に延びる空洞が形成され、空洞の下に位置するベースプレート部と、空洞および第３の溝の横に位置する枠部と、梁構造体と、固定電極とが区画形成される。その結果、請求項３に記載の半導体力学量センサが製造される。
【００１９】
このようにしても、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、製造時のスタートウエハとして単層の半導体基板を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。
【００２０】
請求項５に記載の半導体力学量センサによれば、ＳＯＩ基板の半導体層に形成した空洞と電気的絶縁材料が埋め込まれた状態で空洞に達する溝によりベースプレート部と枠部と梁構造体と固定電極とが区画されるとともに、可動電極と枠部との間および固定電極と枠部との間に形成された溝に埋め込まれた電気的絶縁材料により電極が電気的に分離される。
【００２１】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、ＳＯＩ基板を用いているためセンサの断面構造を簡単化することができる。
【００２２】
請求項６に記載の半導体力学量センサの製造方法によれば、ベースプレート部と、枠部と、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、梁構造体の可動電極に対向して配置された固定電極とを備えた半導体力学量センサの製造方法として、支持基板の上に埋込絶縁膜を介して半導体層が形成されたＳＯＩ基板における半導体層の上面から異方性エッチングが行われ、可動および固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝が形成されるとともに、当該溝が絶縁材料で埋め込まれる。そして、第１の溝が絶縁材料で埋め込まれた後、半導体層の上面から異方性エッチングが行われ、枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第２の溝が形成されるとともに、当該溝の底面を除く溝の側壁に保護膜が形成される。さらに、第２の溝の底面から半導体層に対し埋込絶縁膜をエッチングストッパとした等方性エッチングが行われ、絶縁材料が埋め込まれた第１の溝に達するように横方向に延びる空洞が形成され、空洞の下に位置するベースプレート部と、空洞および第２の溝の横に位置する枠部と、梁構造体と、固定電極とが区画形成される。その結果、請求項５に記載の半導体力学量センサが製造される。
【００２３】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、製造時のスタートウエハとしてＳＯＩ基板を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。
【００２４】
また、埋込絶縁膜をエッチングストッパとして用いる、即ち、埋込絶縁膜が露出すれば、それ以上、下向きのエッチングは進まないことから、可動電極とベースプレート部の間隔（エアギャップ）が制御し易い。
【００２５】
ここで、請求項５に記載の半導体力学量センサにおいて、請求項７に記載のように、ベースプレート部上に立設した電気的絶縁材料よりなる柱にて固定電極と梁構造体の少なくとも一方を支持するようにすると、固定電極と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が狭い場合にも、絶縁材料の柱を用いて容易に固定電極と梁構造体の少なくとも一方を支持することができる。つまり、固定電極と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が広くないと、固定電極と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部に固定することができないが、このような手法を採ることにより、狭い領域でも固定電極と梁構造体の少なくとも一方を配置でき、また、この部材をベースプレート部から完全に絶縁することができる。特に、変形を最小限に抑えたい場合（例えば、加速度センサ）に有益である。
【００２６】
請求項８に記載の半導体力学量センサの製造方法によれば、ベースプレート部と、枠部と、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、梁構造体の可動電極に対向して配置された固定電極とを備えた半導体力学量センサの製造方法として、支持基板の上に埋込絶縁膜を介して半導体層が形成されたＳＯＩ基板における半導体層の上面から異方性エッチングが行われ、可動および固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝、および固定電極と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部から支持するための第１の溝よりも深く埋込絶縁膜に達する縦方向に延びる第２の溝が形成されるとともに、これら溝が絶縁材料で埋め込まれる。そして、第１および第２の溝が絶縁材料で埋め込まれた後、半導体基板の上面から異方性エッチングが行われ、枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第３の溝が形成されるとともに、当該溝の底面を除く溝の側壁に保護膜が形成される。
さらに、第３の溝の底面から半導体層に対し埋込絶縁膜をエッチングストッパとした等方性エッチングが行われ、絶縁材料が埋め込まれた第１の溝に達するように横方向に延びる空洞が形成され、空洞の下に位置するベースプレート部と、空洞および第３の溝の横に位置する枠部と、梁構造体と、固定電極とが区画形成される。その結果、請求項７に記載の半導体力学量センサが製造される。
【００２７】
このようにしても、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、製造時のスタートウエハとしてＳＯＩ基板を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。
【００２８】
また、埋込絶縁膜にまで達する溝（絶縁材料）により、エッチング工程において横方向へのエッチングを抑えることができ、センサをプロセスの不安定性に左右されず安定して製造することができる。
【００２９】
請求項９に記載の半導体力学量センサによれば、ＳＯＩ基板における支持基板に形成した空洞と埋込絶縁膜に形成した透孔と半導体層に形成した空洞と電気的絶縁材料が埋め込まれた状態で空洞に達する溝により、１次振動子用ベースプレート部と１次振動子用枠部と１次振動子と１次振動子励振用固定電極が区画されるとともに、１次振動子における半導体層に形成した空洞と電気的材料が埋め込まれた状態で空洞に達する溝により、２次振動子用ベースプレート部と２次振動子用枠部と梁構造体と２次振動子用固定電極とが区画形成される。また、可動電極と枠部との間および固定電極と枠部との間に形成された溝に埋め込まれた電気的絶縁材料により電極が分離される。
【００３０】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサ、特に励振型ヨーレートセンサにおいて、ＳＯＩ基板を用いているためセンサの断面構造を簡単化することができる。
【００３１】
請求項１０に記載の半導体力学量センサの製造方法によれば、１次振動子用ベースプレート部と、１次振動子用枠部と、可動電極を有する１次振動子と、１次振動子の可動電極に対向して配置された１次振動子励振用固定電極と、２次振動子用ベースプレート部と、２次振動子用枠部と、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、２次振動子用固定電極とを備えた半導体力学量センサの製造方法として、支持基板の上に埋込絶縁膜を介して半導体層が形成されたＳＯＩ基板における半導体層の上面から異方性エッチングが行われ、可動電極を枠部から電気的に絶縁するとともに固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝が形成され、さらに、当該溝が絶縁材料で埋め込まれる。そして、第１の溝が絶縁材料で埋め込まれた後、半導体層の上面から異方性エッチングが行われ、１次振動子用ベースプレート部と１次振動子用枠部と１次振動子と１次振動子励振用固定電極と２次振動子用ベースプレート部と２次振動子用枠部と梁構造体と２次振動子用固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第２の溝が形成されるとともに、当該溝の底面を除く溝の側壁に保護膜が形成される。さらに、第２の溝の底面から半導体層に対し縦方向に延びる第３の溝が形成されるとともに、第３の溝での底面の埋込絶縁膜に対し縦方向に延びる透孔が形成される。その後、第３の溝および透孔から半導体層および支持基板に対し等方性エッチングが行われ、絶縁材料が埋め込まれた第１の溝に達するように横方向に延びる空洞が形成され、１次振動子用ベースプレート部と１次振動子用枠部と１次振動子と１次振動子励振用固定電極と２次振動子用ベースプレート部と２次振動子用枠部と梁構造体と２次振動子用固定電極が区画形成される。その結果、請求項９に記載の半導体力学量センサを製造することができる。
【００３２】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサ、特に、特に励振型ヨーレートセンサにおいて、製造時のスタートウエハとしてＳＯＩ基板を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。
【００３３】
ここで、請求項１１，１２に記載のように、溝を埋め込む材料として、絶縁材料または、絶縁材料で被われた材料を用いるとよい。ここで、絶縁分離するための溝に埋め込む材料して、シリコン酸化膜で覆われた材料（例えば、ポリシリコン）を形成することにより、酸化膜単体で埋め込む場合に比べ、低応力のポリシリコンの存在にて溝に発生する応力を小さくすることができる。
【００３４】
また、請求項１３に記載のように、保護膜として酸化膜を用いることができ、特に、請求項１４に記載のように、酸化膜として熱酸化膜を用いることができる。また、請求項１５に記載のように、酸化膜として、酸素プラズマ処理により形成したものを用いることができる。
【００３５】
また、請求項１６に記載のように、保護膜として、溝形成のためのエッチングの際に生じる保護膜を用いてもよい。この場合には、熱酸化に比べ、簡単に側壁保護膜を形成することができ、また熱工程が加わらないため、アルミ成膜による配線工程後にもこの製造方法を使用することができる。
【００３６】
また、請求項１７に記載のように、可動および固定電極を枠部から電気的に絶縁するための溝の平面構造として、枠部から突出する部位における中央部を先端側に張り出す形状にすると、等方性エッチングを行ったときに、枠部から突出する部位の下面中央部が最もエッチングの進行が遅いが、このような形状とすることにより、早期にエッチングを終了させることができる。つまり、枠部から突出する部位の下面中央部に被エッチング材料が残ったタイミングでエッチングを終了しても中央部を先端側に張り出す溝に配置した絶縁材料により枠部から電気的に絶縁することができる。
【００３８】
また、請求項１８に記載のように、請求項１，５，９のいずれか１項に記載の半導体力学量センサにおいて、前記溝を埋め込んだ電気的絶縁材料は前記空洞に対して突き出ているものとすると、絶縁を確実に行えるので、好ましいものとなる。
【００３９】
また、請求項１９に記載のように、請求項２，４，６，８，１０のいずれか１項に記載の半導体力学量センサの製造方法において、前記溝の側壁保護膜を最終工程までに取り除くようにすると、側壁保護膜が経時変化等により剥離する可能性があるが、これを回避してセンサの信頼性向上を図ることができる。
【００４０】
また、請求項２０に記載のように、請求項２，４，６，８，１０のいずれか１項に記載の半導体力学量センサの製造方法において、前記梁構造体上の配線材以外の膜の少なくともその一部を最終工程までに取り除くようにすると、当該膜が残っている場合にはその膜の残留応力により梁構造体が変形しやすいが（特に、梁構造体の厚さが小さい場合）、これを回避することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
【００４２】
図１，２には、本実施形態における加速度センサを示す。図１は、加速度センサの平面図であり、図２は、加速度センサの斜視図である。また、図３には図１のＡ−Ａ線での断面を、図４には図１のＢ−Ｂ線での断面を示す。
【００４３】
図５は加速度センサの配線を取り除いた状態での斜視図を示している。つまり、図２は、本センサの配線を含む斜視図であり、これに対し、図５では配線を除いたものとなっている。
【００４４】
図３において、単層の半導体基板としてのシリコン基板１の内部には空洞２が形成されており、この空洞２は所定の厚さｔを有し、かつ、横方向（水平方向）に延びている。基板１における空洞２の下の部位がベースプレート部３となっている。つまり、空洞２によりベースプレート部３が区画され、空洞２の下にベースプレート部３が位置している。また、基板１における空洞２の上の部位において、図１，３に示すように、溝４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが形成され、この溝４ａ〜４ｄは縦方向に延び、かつ、空洞２に達している。この空洞２および溝４ａ〜４ｄにより、図５に示すように、四角枠部５および梁構造体６が区画形成されている。四角枠部５は、空洞２および溝４ａ，４ｂの横に位置し、ベースプレート部３の上面に立設されている。この四角枠部５は基板１の側壁にて構成されている。また、梁構造体６は、空洞２の上に位置し、四角枠部５から延びている。このとき、梁構造体６はベースプレート部３の上面から所定の間隔ｔをおいて配置されている。さらに、空洞２および溝４ａ，４ｂにより、固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ｄ〜２３ｄが区画され、これら固定電極は空洞２の上に位置し、四角枠部５から延びている（詳細は後述する）。
【００４５】
図５において、梁構造体６は、アンカー部７，８と、梁部９，１０と、質量部１１と、可動電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを備えている。四角枠部５における対向する内壁面においてアンカー部７，８が突設され、アンカー部７，８には梁部９，１０を介して質量部１１が連結支持されている。つまり、質量部１１は、四角枠部５の内方においてアンカー部７，８により架設され、かつ、ベースプレート部３の上面において所定間隔ｔを隔てた位置に配置されている。
【００４６】
アンカー部７，８と梁部９，１０との間には絶縁溝１４ａ，１４ｂが形成され、その内部には酸化膜等の電気的絶縁材料１５ａ，１５ｂが配置され、この絶縁材料１５ａ，１５ｂにて電気的に絶縁されている。
【００４７】
質量部１１における一方の側面からは４つの可動電極１２ａ〜１２ｄが突出している。また、質量部１１における他方の側面からは４つの可動電極１３ａ〜１３ｄが突出している。可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄは、等間隔で平行に延びる櫛歯状の形状になっている。このように、梁構造体６は、力学量である加速度により変位する可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄを有する。
【００４８】
図５において、四角枠部５の内壁面における可動電極１２ａ〜１２ｄと対向する面には、第１の固定電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄおよび第２の固定電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが固定されている。第１の固定電極１６ａ〜１６ｄはベースプレート部３の上面に所定間隔ｔを隔てた位置に配置され、可動電極１２ａ〜１２ｄの一方の側面と対向している。同様に、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄはベースプレート部３の上面に所定間隔ｔを隔てた位置に配置され、可動電極１２ａ〜１２ｄの他方の側面と対向している。ここで、第１の固定電極１６ａ〜１６ｄと四角枠部５との間には絶縁溝１８ａ〜１８ｄ（図３参照）が形成され、その内部には酸化膜等の電気的絶縁材料１９ａ〜１９ｄ（図３参照）が配置され、この絶縁材料１９ａ〜１９ｄにて電気的に絶縁されている。同様に、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄと四角枠部５との間には絶縁溝２０ａ〜２０ｄ（図４参照）が形成され、その内部には酸化膜等の電気的絶縁材料２１ａ〜２１ｄ（図４参照）が配置され、この絶縁材料２１ａ〜２１ｄにて電気的に絶縁されている。
【００４９】
同様に、図５において、四角枠部５の内壁面における可動電極１３ａ〜１３ｄと対向する面には、第１の固定電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄおよび第２の固定電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが固定されている。第１の固定電極２２ａ〜２２ｄはベースプレート部３の上面に所定間隔ｔを隔てた位置に配置され、可動電極１３ａ〜１３ｄの一方の側面と対向している。同様に、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄはベースプレート部３の上面に所定間隔ｔを隔てた位置に配置され、可動電極１３ａ〜１３ｄの他方の側面と対向している。ここで、第１の固定電極２２ａ〜２２ｄと四角枠部５との間には絶縁溝２４ａ〜２４ｄ（図３参照）が形成され、その内部には酸化膜等の電気的絶縁材料２５ａ〜２５ｄ（図３参照）が配置され、この絶縁材料２５ａ〜２５ｄにて電気的に絶縁されている。同様に、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄと四角枠部５との間には絶縁溝２６ａ〜２６ｄ（図４参照）が形成され、その内部には酸化膜等の電気的絶縁材料２７ａ〜２７ｄ（図４参照）が配置され、この絶縁材料２７ａ〜２７ｄにて電気的に絶縁されている。
【００５０】
このように本実施形態においては、トレンチ溝を酸化膜等で埋め込んだ絶縁材料１５ａ，１５ｂ，１９ａ〜１９ｄ，２１ａ〜２１ｄ，２５ａ〜２５ｄ，２７ａ〜２７ｄを介して可動および固定電極が四角枠部５に支持されるとともに、ベースプレート部３側から電気的に絶縁されている。
【００５１】
図２に示すように、第１の固定電極１６ａ〜１６ｄは配線２８により外部に電位が取り出され、また、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄは配線２９により外部に電位が取り出されている。同様に、第１の固定電極２２ａ〜２２ｄは配線３０により外部に電位が取り出され、また、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄは配線３１により外部に電位が取り出されている。より詳しくは、図３に示すように、第１の固定電極１６ａ〜１６ｄ，２２ａ〜２２ｄからは、酸化膜３２，３３上に形成されている配線２８，３０によりコンタクト部３４，３５を通して四角枠部５と電気的に絶縁を保った状態で外部に電位が取り出されている。また、図４に示すように、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄ，２３ａ〜２３ｄからは、酸化膜３２，３３上に形成されている配線２９，３１によりコンタクト部３６，３７を通して四角枠部５と電気的に絶縁を保った状態で外部に電位が取り出されている。
【００５２】
また、図２に示すように、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄの電位は質量部１１と梁部９，１０を通し、配線３８，３９により（詳しくは、梁部９，１０に設けられているコンタクト部を通じて）外部に電位が取り出されている。
【００５３】
一方、基板１に形成された溝の側壁には保護膜が形成されている。図３，４では、質量部１１、固定電極１６ｂ，１７ａ，２２ｂ，２３ａの側壁に、それぞれ保護膜が形成されている状態を示す。つまり、図３，４に示すように、質量部１１の側壁には保護膜４０が、固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄの側壁には保護膜４１，４２がそれぞれが形成されている。さらに、基板１の上面には（図３，４では、四角枠部５、質量部１１、固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄの上部には）、酸化膜３２，３３が形成されている。
【００５４】
このように本実施形態の半導体加速度センサは、図３，５に示すように、ベースプレート部３が空洞２により区画され、四角枠部５が空洞２および溝４ａ，４ｂにより区画され、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄを有する梁構造体６が空洞２および溝４ａ〜４ｄにより区画され、固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ｄ〜２３ｄが空洞２および溝４ａ，４ｂにより区画されている。また、溝１４ａ，１４ｂ，１８ａ〜１８ｄ，２０ａ〜２０ｄ，２４ａ〜２４ｄ，２６ａ〜２６ｄが、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄと四角枠部５との間および固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ｄ〜２３ｄと四角枠部５との間に形成され、電気的絶縁材料１５ａ，１５ｂ，１９ａ〜１９ｄ，２１ａ〜２１ｄ，２５ａ〜２５ｄ，２７ａ〜２７ｄが埋め込まれている。
【００５５】
よって、シリコン基板１に形成した空洞２と溝４ａ〜４ｄによりベースプレート部３と四角枠部５と梁構造体６と固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ｄ〜２３ｄとが区画されるとともに、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄと四角枠部５との間および固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ｄ〜２３ｄと四角枠部５との間に形成された溝１４ａ，１４ｂ，１８ａ〜１８ｄ，２０ａ〜２０ｄ，２４ａ〜２４ｄ，２６ａ〜２６ｄに埋め込まれた電気的絶縁材料１５ａ，１５ｂ，１９ａ〜１９ｄ，２１ａ〜２１ｄ，２５ａ〜２５ｄ，２７ａ〜２７ｄにより電極が電気的に分離されている。
【００５６】
このように、１枚のシリコン基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、単層の半導体基板、即ち、単結晶シリコン基板１を用いているためセンサの断面構造を簡単化することができる。
【００５７】
次に、このように構成した加速度センサの動作について、図５を用いて説明する。
可動電極１２ａ〜１２ｄと第１の固定電極１６ａ〜１６ｄとの間には第１のコンデンサが、また、可動電極１２ａ〜１２ｄと第２の固定電極１７ａ〜１７ｄとの間には第２のコンデンサが形成されている。同様に、可動電極１３ａ〜１３ｄと第１の固定電極２２ａ〜２２ｄとの間に第１のコンデンサが、また、可動電極１３ａ〜１３ｄと第２の固定電極２３ａ〜２３ｄとの間に第２のコンデンサが形成されている。
【００５８】
ここで、可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）は、両側の固定電極１６ａ〜１６ｄ（２２ａ〜２２ｄ）と１７ａ〜１７ｄ（２３ａ〜２３ｄ）の中心に位置し、可動電極と固定電極間の静電容量Ｃ１，Ｃ２は等しい。また、可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）と固定電極１６ａ〜１６ｄ（２２ａ〜２２ｄ）間には電圧Ｖ１が、可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）と固定電極１７ａ〜１７ｄ（２３ａ〜２３ｄ）間には電圧Ｖ２が印加されている。
【００５９】
加速度が生じていないときには、Ｖ１＝Ｖ２であり、可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）は、固定電極１６ａ〜１６ｄ（２２ａ〜２２ｄ）と１７ａ〜１７ｄ（２３ａ〜２３ｄ）から等しい静電気力で引かれている。
【００６０】
そして、加速度が基板１の表面に平行な方向に作用し、可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）が変位すると、可動電極と固定電極との間の距離が変わり静電容量Ｃ１，Ｃ２が等しくなくなる。
【００６１】
このとき、例えば可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）が固定電極１６ａ〜１６ｄ（２２ａ〜２２ｄ）側に変位したとすると、静電容量Ｃ１とＣ２が等しくなるように外部から電圧Ｖ１，Ｖ２を制御する。この場合、電圧Ｖ１を下げ、電圧Ｖ２を上げる。これにより静電気力で固定電極１７ａ〜１７ｄ（２３ａ〜２３ｄ）側に可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）は引かれる。
【００６２】
可動電極１２ａ〜１２ｄ（１３ａ〜１３ｄ）が中心位置に戻り静電容量Ｃ１，Ｃ２が等しくなれば、加速度と静電気力が等しく釣り合っており、このときの電圧Ｖ１，Ｖ２から加速度の大きさを求めることができる。
【００６３】
このように、第１のコンデンサと第２のコンデンサにおいて、加速度の作用による変位に対して、可動電極が変位しないように第１と第２のコンデンサを形成している固定電極の電圧を制御し、その電圧の変化で加速度を検出する。つまり、容量変化検出型のセンサと言える。
【００６４】
次に、加速度センサの製造方法を、図１のＢ−Ｂ断面での図６〜１０に示す工程図に従って説明する。なお、製造工程の説明において、各固定電極および梁構造体の絶縁構造（支持構造）は同じであるので、図１のＢ−Ｂ断面を説明することによりその他の部位の説明は省略する。
【００６５】
まず、図６に示すように、単層の半導体基板としての単結晶シリコン基板１を用意し、シリコン基板１の上面から異方性エッチングを行い、可動および固定電極を四角枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝２０ａ，２６ａをパターン形成する。そして、シリコン基板１の上にシリコン酸化膜を成膜し、溝２０ａ，２６ａを絶縁材料（酸化膜）２１ａ，２７ａで埋め込み、かつ基板表面を酸化膜３２で覆う。
【００６６】
さらに、図７に示すように、配線材料５０を成膜しパターニングを行い、続いて、酸化膜３３を成膜して配線パターン５０を覆う。
引き続き、図８に示すように、基板１と配線材料５０の上部の酸化膜３２，３３を一部除去してコンタクトホール３６，３７を形成し、さらに、配線材料２９，３１を成膜しパターニングを行う。
【００６７】
そして、図９に示すように、基板１に構造体形成のためのマスクフォトを行い、マスク５１にて酸化膜３２，３３のエッチングを行う。続いて、マスク５１を用いてシリコン基板１の上面から異方性エッチング（トレンチエッチング）を行い、四角枠部と梁構造体と固定電極を形成するための縦方向に延びる溝（第２の溝）４ａ，４ｂを形成する。図９では、質量部（１１）および固定電極（１７ａ，２３ａ）となる領域を形成する。また、異方性エッチング時あるいはエッチング後に異方性エッチングを行った溝４ａ，４ｂの内壁面（側面および底面）に、等方性エッチングに先立つ側壁の保護のために保護膜４０，４２を形成し、さらに、溝底面に付いた保護膜を除去する。このように、溝４ａ，４ｂの底面を除く溝４ａ，４ｂの側壁に保護膜４０，４２を形成する。
【００６８】
ここで、保護膜４０，４２は、製造プロセスに適合したものを選択しなければならない。具体的には、トレンチエッチング時にポリマー等を形成したり、熱酸化膜を形成したり、ＣＶＤ等で酸化膜を成膜したり、Ｏ2 プラズマ等で薄い酸化膜を形成したり、薬液等で酸化膜を形成すればよい。また、採用する保護膜の形成方法により配線材料を適宜選択するとともにマスクに関して工夫する。つまり、熱工程が加わらない場合は、配線材料２９，３１はアルミ等の金属配線またはポリシリコン等の材料が考えられ、構造体形成のマスクについては、フォトレジスト等を残しておいても問題はない。これに対し、熱工程が加わる場合は、配線材料２９，３１は高融点金属であるタングステンやその化合物等、あるいはポリシリコン等の材料が考えられ、構造体形成のマスクについては、フォトレジスト等を剥離し、酸化膜のマスクにより構造体形成を行う。
【００６９】
このように、保護膜として酸化膜を用いることができ、特に、酸化膜として熱酸化膜を用いることができる。また、酸化膜として、酸素プラズマ処理により形成したものとすると、熱酸化に比べ、簡単に側壁保護膜を形成することができ、また熱工程が加わらないため、アルミ成膜による配線工程後にもこの製造方法を使用することができる。また、保護膜として、溝形成のためにエッチングの際に生じる膜（エッチング時に生じる側壁保護膜）を用いてもよい。
【００７０】
製造工程の説明に戻り、次に、図１０に示すように、溝４ａ，４ｂの底面からシリコン基板１に対し等方性エッチングを行い、横方向に延びる空洞２を形成する。これにより、空洞２の下に位置するベースプレート部３と、空洞２および溝４ａ，４ｂの横に位置する四角枠部５と、加速度により変位する可動電極を有する梁構造体６と、梁構造体６の可動電極に対向して配置された固定電極１７ａ，２３ａとが区画形成される。図１０では質量部１１、固定電極１７ａ，２３ａの下のシリコンのみがエッチング除去されて、特に質量部１１とベースプレート部３が完全に分離し、下部に所定の間隔ｔの空隙が形成される。
【００７１】
なお、この等方性エッチングでは、前述した、側壁保護膜４０，４２はエッチングされないような組み合わせを選ぶ必要がある。また、この等方性エッチングの際、ＳＦ6 や、ＣＦ4 等のガス材料を用いたプラズマエッチング工程を用いることにより、ウエット工程に比較してエッチングの後の構造体形成歩留まりの向上を図ることができる。
【００７２】
最後に、エッチングマスク５１を除去すると、図４に示す加速度センサを形成することができる。
このような工程を経ることにより、基板の貼合せ工程または貼合ウエハを用いること無く、可動構造体を単結晶シリコンで形成することができ、安価で信頼性の高いセンサを形成することができる。詳しくは、１枚のシリコン基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ加速度センサにおいて、製造時のスタートウエハとして単層の半導体基板（単結晶シリコン基板）を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。
【００７３】
なお、米国特許第５１９８３９０号に記載の技術を流用した場合と比較しても次のような効果がある。米国特許第５１９８３９０号では、単結晶シリコン基板を１回のフォトリソ工程と複数のドライエッチング、および成膜を組み合わせることにより可動構造体および電極を形成しており、このＳＣＲＥＡＭプロセスを用いた場合には、可動構造体はできるものの、可動部と固定部の絶縁分離が事実上不可能であり、加速度センサ、ヨーレートセンサ等の力学量センサの形成ができない。これに対し、本実施形態においては、ＳＣＲＥＡＭプロセスでは実現することができない絶縁分離工程を設けることにより、加速度センサ（他にも、ヨーレートセンサ等の力学量センサ）の形成が可能となる。
【００７４】
また、本実施形態による絶縁溝は、下の空洞２を利用して、例えば固定電極と枠部とを絶縁分離しているので、絶縁溝の深さは空洞２まで達する深さでよく、好ましい。
【００７５】
また、絶縁溝を埋めている電気的絶縁材料が空洞に対して突き出ている（図３，４参照）と絶縁を確実に行えるので、好ましい。
これまでの説明においては図１１に示すごとく、固定電極６０と四角枠部５との間に配置する絶縁溝（絶縁膜）６１は四角枠部５の垂直面に対して平行かつ直線的なものとしたが、これに代わり、図１２あるいは図１３に示すように溝の平面構造として、枠部から突出する部位における中央部を先端側に張り出す形状にしてもよい。詳しくは、図１２に示すように、絶縁溝６２を固定電極６０側に三角形状に張り出したり、図１３のように、絶縁溝６３を矩形状に張り出したりしてもよい。このように固定電極６０側に張り出した形状を採ることにより、固定電極６０の根元部分における下面には等方性エッチングの進行が遅い部位６４が存在するが、この部位６４を残した状態でエッチングを終了しても当該領域６４は絶縁溝６２，６３にて分離されており、四角枠部５と固定電極６０を分離する等方性エッチングの時間を短縮することができる。換言すれば、図１１において符号６４’で示す残渣が存在するタイミングでエッチングを終了すると、電極６０と四角枠部５がショートしてしまうが、図１２，１３の構成を採った場合には残渣（６４）が存在するタイミングでエッチングを終了しても電極６０と四角枠部５がショートすることはない。以上のように、等方性エッチングを行ったときに、枠部５から突出する部位の下面中央部が最もエッチングの進行が遅いが、図１２や図１３のようにすると、早期にエッチングを終了させることができる（当該領域に被エッチング材料が残ったタイミングでエッチングを終了しても溝に埋め込んだ絶縁材料により枠部から絶縁できる）。
【００７６】
また、絶縁分離するための溝に埋め込む材料に関して、図６においてはシリコン基板１に形成した溝２０ａ，２６ａをシリコン酸化膜により埋め込んでいるが、基板１の絶縁性が保たれれば何でもよく、複合多層膜でもよい。つまり、溝を埋め込む材料として単層の絶縁材料（シリコン酸化膜）を挙げたが、これに限ることなく、例えば、図１４に示すように、絶縁材料（シリコン酸化膜）６６で覆われた材料（ポリシリコン）６７を用いてもよい。この場合、酸化膜単体で埋め込まず、低応力のポリシリコン６７を使うことにより溝６５に発生する応力が小さくなる。製造工程としては、図１５の（ａ）に示すように、溝６５を形成した後に、溝６５の内壁面にシリコン酸化膜６６を形成し、さらに、ポリシリコン膜６７を配置する。
【００７７】
このように、溝を埋め込む材料として、絶縁材料または、絶縁材料で被われた材料を用いることができ、ここで、シリコン酸化膜で覆われた材料（例えば、ポリシリコン）を形成することにより、酸化膜単体で埋め込む場合に比べ、低応力のポリシリコンの存在にて溝に発生する応力を小さくすることができる。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００７８】
図１６には、本実施形態の加速度センサの断面図を示す。図１６は、図１のＭ−Ｍ線での縦断面図であり、固定電極に対し図１７に示すＭ−Ｍ線での縦断面を示すものである。
【００７９】
本実施形態は、第１の実施の形態に比べ、固定電極（および梁構造体）を支持および絶縁するための構造が異なっている。
ベースプレート部３上に電気的絶縁材料（酸化膜）よりなる柱７１，７２が立設され、この柱７１，７２により固定電極７０と梁構造体の少なくとも一方を支持するとともに電気的に絶縁している。詳しくは、固定電極７０は、空洞２および溝４ａ，４ｂにより区画され、空洞２の上に位置し、四角枠部５から延び、かつ、梁構造体６の可動電極に対向して配置されているが、さらに、固定電極７０を貫通する溝８０ａ，８０ｂに、電気的絶縁材料（酸化膜）よりなる柱７１，７２が埋め込まれ、柱７１，７２がベースプレート部３に向かって延びている。
【００８０】
この構造に関し、より詳しくは、図１８に示すように、可動電極７５と固定電極７６，７７はその下側がベースプレート部３と所定の間隔ｔを隔てて配置されているが、センサの動作上、可動電極７５と固定電極７６，７７の間に電位差が発生する。その際、その電位差により可動電極７５と固定電極７６，７７の間に静電引力が働き、可動電極７５と固定電極７６，７７が引き合い近接する。これに対し、図１９に示すような絶縁材料の柱７８により固定電極７６，７７を支持する構成を採ることにより、少なくとも固定電極７６，７７はベースプレート部３に固定されているため静電引力により動くことがなく、安定したセンサ出力を得ることができる。
【００８１】
次に、この加速度センサの製造方法を、図２０〜図２４に示す工程図に従って説明する。
まず、図２０に示すように、単層の半導体基板としての単結晶シリコン基板１を用意し、このシリコン基板１の上面から異方性エッチングを行い、浅い溝２０ｄ，２６ｄと深い溝８０ａ，８０ｂをパターン形成する。つまり、可動および固定電極を四角枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝２０ｄ，２６ｄ、および固定電極と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部から支持するための第１の溝２０ｄ，２６ｄよりも深い縦方向に延びる第２の溝８０ａ，８０ｂを形成する。そして、シリコン基板１の上にシリコン酸化膜を成膜し、これら溝２０ｄ，２６ｄ，８０ａ，８０ｂを絶縁材料（酸化膜）２１ｄ，２７ｄ，７１，７２で埋め込む。これにより、絶縁材料の柱７１，７２が形成される。さらに、基板表面を酸化膜３２で覆う。
【００８２】
そして、図２１に示すように、配線材料５０を成膜し、パターニングを行う。続いて、酸化膜３３を成膜して配線パターン５０を覆う。
さらに、図２２に示すように、基板１と配線材料５０の上部の酸化膜３２，３３を一部除去してコンタクトホール３６，３７を形成し、配線材料２９，３１を成膜しパターニングを行う。
【００８３】
その後、図２３に示すように、基板１に構造体形成のためのマスクフォトを行い、マスク５１にてまず酸化膜３２，３３のエッチングを行い、続いて、シリコン基板１の上面から異方性エッチング（トレンチエッチング）を行い、四角枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第３の溝４ａ，４ｂを形成する。また、異方性エッチング時あるいはエッチング後に異方性エッチングを行った溝４ａ，４ｂの内壁面に保護膜４０，４２を形成するとともに溝底面に付いた保護膜を除去する。このように、溝４ａ，４ｂの底面を除く溝４ａ，４ｂの側壁に保護膜４０，４２を形成する。なお、この側壁保護膜４０，４２は、製造プロセスに適合したものを選択しなければならないが、トレンチエッチング時にポリマー等を形成、熱酸化膜を形成、ＣＶＤ等で酸化膜を成膜、Ｏ2 プラズマ等で薄い酸化膜を形成、薬液等で酸化膜を形成等、どのような方法をとってもよい。その場合の配線材料は、熱工程が加わらない場合は、配線材料２９，３１はアルミ等の金属配線またはポリシリコン等の材料が考えられる。また、熱工程が加わる場合は、配線材料２９，３１は高融点金属であるタングステンやその化合物等あるいはポリシリコン等の材料が考えられる。
【００８４】
引き続き、図２４に示すように、第３の溝４ａ，４ｂの底面からシリコン基板１に対し第２の溝８０ａ，８０ｂ内の絶縁材料７１，７２の下端が露出しない等方性エッチングを行い、横方向に延びる空洞２を形成する。これにより、空洞２の下に位置するベースプレート部３と、空洞２および第３の溝４ａ，４ｂの横に位置する枠部５と、加速度により変位する可動電極を有する梁構造体６と、梁構造体６の可動電極に対向して配置された固定電極７０とが区画形成される。なお、この等方性エッチングでは、前述した、側壁保護膜４０，４２はエッチングされないような組み合わせを選ぶ必要がある。この等方性エッチングの際、ＳＦ6 や、ＣＦ4 等のガス材料を用いたプラズマエッチング工程を用いることにより、従来のウエット工程に比較してエッチングの後の溝造体形成歩留まりの向上を図ることができる。
【００８５】
最後に、エッチングマスク５１を除去すると、図１６に示すように、加速度センサを形成することができる。
このように、ベースプレート部３上に立設した電気的絶縁材料よりなる柱７１，７２にて固定電極７０と梁構造体の少なくとも一方を支持するようにした。よって、固定電極７０と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が狭い場合にも、絶縁材料の柱７１，７２を用いて容易に固定電極７０と梁構造体の少なくとも一方を支持することができる。つまり、固定電極７０と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が広くないと、固定電極７０と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部３に固定することができないが、このような手法を採ることにより、狭い領域でも固定電極７０と梁構造体の少なくとも一方を配置でき、また、この部材をベースプレート部３から完全に絶縁することができる。特に、変形を最小限に抑えたい場合（例えば、加速度センサ）に有益である。
【００８６】
なお、これまで述べてきた本実施形態の説明では、主に、ベースプレート部３上に立設した柱７１，７２にて固定電極７０を支持するとともに電気的に絶縁する場合について述べてきたが、梁構造体のアンカー部７，８（図１参照）についても同様の構成としてもよいことは言うまでもない。
【００８７】
また、本例においても、図１２，１３の構造（絶縁溝の平面構造として中央部を先端側に張り出させる）を採用したり、図１４，１５の構造（溝を埋め込む材料を、絶縁材料で被われた材料とする）を採用してもよい。
【００８８】
次に、このような構造を有する全方位型加速度センサ（感震器）への適応例を示す。
図２５に全方位型加速度センサの平面図を、図２６に図２５のＣ−Ｃ断面図を示す。本例では、図１７での絶縁材料２７ｄをそのまま真下に延ばしてベースプレート部３に埋め込んだ構造としている。つまり、電極分離用埋込材料を柱として用いている。これが、図２６の符号１２２，１３２で示す部材に相当する。
【００８９】
全方位型加速度センサは、スイッチ式の加速度センサであって、ベースプレート部１００、枠部１０１、枠部１１４、おもり可動電極１０２、３本の梁部１０３〜１０５、４つの固定電極１１８〜１２１、４つの感度調整用固定電極１１０〜１１３を備えている。
【００９０】
シリコン基板１の内部に形成した空洞２の下がベースプレート部１００となっている。空洞２の上には梁構造体（アンカー部７、３本の梁部１０３〜１０５、おもり可動電極１０２）が位置しており、この梁構造体は柱（絶縁材料よりなる柱）１２２および枠部１１４により支持されている。枠部１１４はベースプレート部１００のほぼ中央部において立設され、その外周面には円管状の柱（絶縁材料よりなる柱）１２２が形成され、柱１２２の下端はベースプレート部１００に埋め込まれている。
【００９１】
円管状の柱１２２の周囲にはおもり可動電極１０２が位置し、アンカー部７と３本の梁部１０３〜１０５により連結支持されている。３本の梁部１０３〜１０５はベースプレート部１００の表面とほぼ平行に弾性変形可能である。詳しくは、梁部１０３〜１０５は、断面形状として横の長さに対する縦の長さの比を大きくし、平面形状として円弧の一部となる形状をなし、ベースプレート部１００の上面に略平行方向に弾性変形するようになっている。おもり可動電極１０２は、円筒形状をなし、ベースプレート部１００と所定の間隔を有して平行に支持され、加速度により変位する。また、おもり可動電極１０２は、ベースプレート部１００と垂直方向の略円柱状側面、即ち円筒外周面を導電性の検出面１１５としている。
【００９２】
枠部１０１は基板１に形成した円柱状の溝１１６により区画されている。また、溝１１６の外周面には絶縁材料よりなる柱１３２が設けられ、その下端がベースプレート部１００に埋め込まれている。枠部１０１により４つの感度調整用固定電極１１０〜１１３が構成され、この電極の内方に所定の間隔を隔てておもり可動電極１０２が位置している。また、固定電極（突起）１１８〜１２１が空洞２の上に位置し、枠部１０１（柱１３２）から、つまり、おもり可動電極１０２の検出面１１５に対向する円筒形状内周面から突出している。この固定電極１１８〜１２１は感度調整用固定電極１１０〜１１３の間に位置している。また、各感度調整用固定電極１１０〜１１３は、膜１１７（または間隙）により分離している。
【００９３】
また、おもり可動電極１０２の電位は梁部１０３〜１０５とアンカー部７を通して電極１２３に取り出され、固定電極１１８〜１２１の電位は電極１２４〜１２７に取り出され、感度調整用固定電極１１０〜１１３の電位は電極１２８〜１３１により取り出される。
【００９４】
詳しくは、図２６において、固定電極１１８〜１２１は絶縁材料の柱１３２により枠部１０１から電気的に分離されている。また、柱１２２の内部のシリコン部（枠部）１１４の上面には絶縁膜１３３が形成され、電極１２３とシリコン部（１１４）が電気的に分離され、可動電板１０２の電位のみが電極１２３からとれるようになっている。同様に、固定電極１１８〜１２１の上面には絶縁膜１３４が形成され、電極１２４〜１２７を通して固定電極１１８〜１２１の電位が取り出せるようになっている。
【００９５】
また、検出回路（図示略）により、外部の加速度によりおもり可動電極１０２が変位して、おもり可動電極１０２の検出面１１５と固定電極（突起）１１８〜１２１が接触したことを検出するようになっている。
【００９６】
なお、３本の梁部１０３〜１０５、おもり可動電極１０２、固定電極１１８〜１２１、感度調整用固定電極１１０〜１１３の表面には、イオン注入やリンデポのような手法により不純物を導入または導電性の材料を蒸着やメッキまたはその他成膜して、構造体の抵抗率を下げてもよい。
【００９７】
次に、全方位型加速度センサの動作を説明する。
このセンサに加速度が加わっていない場合、おもり可動電極１０２は固定電極１１８〜１２１と所定の間隔を隔てて静止している。また、固定電極１１８〜１２１と可動電極１０２との間に所定電位差ＶO を、感度調整用固定電極１１０〜１１３と可動電極１０２との間に所定電位差ＶR が設けてある。この状態で、基板１の表面にて形成される直交２軸座標系（Ｘ−Ｙ座標系）に加速度が加わると、おもり可動電極１０２が変位して、おもり可動電極の検出面１１５がいずれかの固定電極（突起）１１８〜１２１と接触するので、これを検出することにより加速度（震動）を検出することができる。
【００９８】
具体的には、例えば、センサに加速度が加わり、おもり可動電極１０２が基板１の表面に平行な面でのＸ軸方向に変位したとき、おもり可動電極１０２と固定電極１１９との間隔が小さくなり、ある加速度以上であると、おもり可動電極の検出面１１５と固定電極１１９がＸ軸上で接触する。このとき、おもり可動電極１０２と固定電極１１９の間に電位差が設定してあるので、電流が流れ、検出回路で接触を検出できる。同様に、おもり可動電極１０２が基板１の表面に平行な面でのＹ軸方向に変位したとき、おもり可動電極１０２と固定電極１１８との間隔が小さくなり、ある加速度以上であるとおもり可動電極の検出面１１５と固定電極１１８がＹ軸上で接触する。このとき、おもり可動電極１０２と固定電極１１８の間に電位差が設定してあるので、電流が流れ、検出回路で接触を検出できる。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００９９】
本実施の形態における加速度センサの斜視図を図２７に示す。また、図２８，２９に、図２７におけるＤ−Ｄ線での断面図、Ｅ−Ｅ線での断面図を示す。
図２９において、ＳＯＩ基板２００は、支持基板２０１の上に埋込絶縁膜としての埋込酸化膜２０２を介して半導体層（ＳＯＩ層）２０３が形成されている。支持基板２０１および半導体層２０３は単結晶シリコンよりなる。
【０１００】
ＳＯＩ基板２００の半導体層２０３には横方向に延びる空洞２が形成されるとともに、半導体層２０３には縦方向に延びる溝４ａ〜４ｄが形成されている。また、ベースプレート部３は空洞２により区画され、空洞２の下に位置している。このベースプレート部３は支持基板２０１と埋込酸化膜２０２よりなる。四角枠部５は空洞３および溝４ａ，４ｂにより区画され、空洞２および溝４ａ，４ｂの横に位置している。加速度により変位する可動電極を有する梁構造体６は、空洞２および溝４ａ〜４ｄにより区画され、空洞２の上に位置し、四角枠部５から延びている。詳しくは、図２７に示すように、梁構造体６の質量部１１は、半導体層２０３よりなる四角枠部５から突出する２つのアンカー部７，８により、梁部９，１０を介して架設されており、図２９に示すように、埋込酸化膜２０２の上面において所定間隔を隔てた位置に配置されている。
【０１０１】
図２７に示すように、アンカー部７，８と梁部９，１０は酸化膜等の絶縁材料１５ａ，１５ｂを介して連結されるとともに互いに電気的に絶縁されている。質量部１１における一方の側面からは４つの可動電極１２ａ〜１２ｄが突出している。また、質量部１１における他方の側面からは４つの可動電極１３ａ〜１３ｄが突出している。可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄは、等間隔で平行に延びる櫛歯状の形状になっている。
【０１０２】
固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄは、空洞２および溝４ａ，４ｂにより区画され、空洞２の上に位置し、四角枠部５から延び、かつ、梁構造体の可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄに対向して配置されている。詳しくは、四角枠部５には第１の固定電極１６ａ〜１６ｄおよび第２の固定電極１７ａ〜１７ｄが固定されている。第１の固定電極１６ａ〜１６ｄは、四角枠部５にそれぞれ酸化膜等の絶縁材料１９ａ〜１９ｄを介して連結され、四角枠部５と第１の固定電極１６ａ〜１６ｄは、絶縁材料１９ａ〜１９ｄにより電気的に絶縁されている。また、第１の固定電極１６ａ〜１６ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１２ａ〜１２ｄの一方の側面と対向している。同様に、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄは、四角枠部５にそれぞれ酸化膜等の絶縁材料２１ａ〜２１ｄを介して連結されるとともに電気的に絶縁されている。また、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１２ａ〜１２ｄの他方の側面と対向している。同様に、四角枠部５には第１の固定電極２２ａ〜２２ｄおよび第２の固定電極２３ａ〜２３ｄが固定されている。第１の固定電極２２ａ〜２２ｄは、四角枠部５にそれぞれ酸化膜等の絶縁材料２５ａ〜２５ｄを介して連結されるとともに電気的に絶縁されている。また、第１の固定電極２２ａ〜２２ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１３ａ〜１３ｄの一方の側面と対向している。同様に、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄは、四角枠部５にそれぞれ酸化膜等の絶縁材料２７ａ〜２７ｄを介して連結されるとともに電気的に絶縁されている。また、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１３ａ〜１３ｄの他方の側面と対向している。
【０１０３】
第１の固定電極１６ａ〜１６ｄからは、酸化膜３２，３３（図２８参照）上に形成されている配線２８により四角枠部５と電気的に絶縁を保ち、外部に電位を取り出している。同様に、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄからは配線２９を用いて、第１の固定電極２２ａ〜２２ｄからは配線３０を用いて、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄからは配線３１を用いて外部に電位を取り出している。また、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄの電位は質量部１１、梁部９，１０を通し、配線３８，３９により外部に電位を取り出している。
【０１０４】
次に、加速度センサの断面構造について、図２８，２９を用いて説明する。各固定電極と梁構造体の支持および絶縁構造は同じ構成であり、ここでは図２８，２９にて表れている部位についての説明のみを行い、他の部位についての説明は省略する。
【０１０５】
固定電極１６ｂ，２２ｂ，１７ａ，２３ａはトレンチ溝１８ｂ，２４ｂ，２０ａ，２６ａを酸化膜で埋め込んだ絶縁材料１９ｂ，２５ｂ，２１ａ，２７ａを介して四角枠部５に支持され、かつ、この絶縁材料１９ｂ，２５ｂ，２１ａ，２７ａにより四角枠部５から電気的に絶縁されている。梁構造体（質量部１１等）、固定電極１６ｂ，２２ｂ、１７ａ，２３ａの側壁には保護膜４０，４１，４２が形成されている。梁構造体（質量部１１等）、固定電極１６ｂ，２２ｂ，１７ａ，２３ａ上部には、絶縁膜３２，３３が形成されている。固定電極１６ｂ，２２ｂ，１７ａ，２３ａの電位は、配線材料２８〜３１によりコンタクト部３４〜３７を通して外部に取り出される。
【０１０６】
上述した構成において、可動電極１２ａ〜１２ｄと第１の固定電極１６ａ〜１６ｄとの間には第１のコンデンサが、また、可動電極１２ａ〜１２ｄと第２の固定電極１７ａ〜１７ｄとの間には第２のコンデンサが形成されている。同様に、可動電極１３ａ〜１３ｄと第１の固定電極２２ａ〜２２ｄとの間に第１のコンデンサが、また、可動電極１３ａ〜１３ｄと第２の固定電極２３ａ〜２３ｄとの間に第２のコンデンサが形成されている。
【０１０７】
このようにして、溝１８ｂ，２４ｂ，２０ａ，２６ａが、固定電極１６ｂ，２２ｂ，１７ａ，２３ａと四角枠部５との間に形成され、電気的絶縁材料１９ｂ，２５ｂが埋め込まれている。同様の構造が、可動電極（詳しくは、アンカー部７，８）と四角枠部５との間にも採られている。
【０１０８】
以上のように、ＳＯＩ基板の半導体層２０３に形成した空洞２と溝４ａ〜４ｄによりベースプレート部３と四角枠部５と梁構造体６と固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄとが区画されるとともに、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄと四角枠部５との間および固定電極と四角枠部５との間に形成された溝（１８ｂ，２４ｂ，２０ａ，２６ａ等）に埋め込まれた電気的絶縁材料（１９ｂ，２５ｂ，２１ａ，２７ａ等）により電極が電気的に分離されている。
【０１０９】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、ＳＯＩ基板を用いているためセンサの断面構造を簡単化することができる。
【０１１０】
加速度の検出原理は第１の実施形態と同じである。
次に、製造方法を、図２７のＥ−Ｅ断面を示す図３０〜図３４を用いて説明する。
【０１１１】
まず、図３０に示すように、支持基板２０１と埋込酸化膜２０２と半導体層２０３からなるＳＯＩ基板２００を用意し、半導体層２０３の上面から異方性エッチングを行い、可動および固定電極を四角枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝２０ａ，２６ａをパターン形成する。そして、半導体層２０３の上にシリコン酸化膜を成膜し、溝２０ａ，２６ａを絶縁材料２１ａ，２７ａで埋め込むとともに、半導体層２０３表面を酸化膜３２で覆う。
【０１１２】
さらに、図３１に示すように、配線材料５０を成膜し、パターニングを行い、続いて、酸化膜３３を成膜し、配線パターン５０を覆う。
その後、図３２に示すように、半導体層２０３と配線材料５０の上部の酸化膜３３を一部除去してコンタクトホール３６，３７を形成し、配線材料２９，３１を成膜し、パターニングを行う。
【０１１３】
そして、図３３に示すように、ＳＯＩ基板２００に構造体形成のためのマスクフォトを行い、マスク５１にて酸化膜３２，３３をドライエッチングにて除去する。さらに、マスク５１を用いて半導体層２０３の上面から異方性エッチング（トレンチエッチング）を行い、四角枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第２の溝４ａ，４ｂを形成する。この際、溝４ａ，４ｂは、埋込酸化膜２０２に達しないような深さとする（埋込酸化膜２０２に達しない深さで異方性エッチングを停止する）。
【０１１４】
また、異方性エッチング時あるいはエッチング後に異方性エッチングを行った溝４ａ，４ｂの内壁面に保護膜４０，４２を形成するとともに、溝底面に付いた保護膜を除去する。このようにして、溝４ａ，４ｂの底面を除く溝４ａ，４ｂの側壁に保護膜４０，４２を形成する。なお、保護膜４０，４２は、製造プロセスに適合したものを選択しなければならないが、トレンチエッチング時にポリマー等を形成、熱酸化膜を形成、ＣＶＤ等で酸化膜を成膜、Ｏ2 プラズマ等で薄い酸化膜を形成、薬液等で酸化膜を形成等、どのような方法をとってもよい。その場合の配線材料は、熱工程が加わらない場合は、配線材料２９，３１はアルミ等の金属配線またはポリシリコン等の材料が考えられる。また、熱工程が加わる場合は、配線材料２９，３１は高融点金属であるタングステンやその化合物等あるいはポリシリコン等の材料が考えられる。
【０１１５】
引き続き、図３４に示すように、第２の溝４ａ，４ｂの底面から半導体層２０３に対し埋込酸化膜２０２をエッチングストッパとした等方性エッチングを行い、横方向に延びる空洞２を形成する。これにより、空洞２の下に位置するベースプレート部３と、空洞３および第２の溝４ａ，４ｂの横に位置する四角枠部５と、加速度により変位する可動電極を有する梁構造体６と、梁構造体６の可動電極に対向して配置された固定電極１７ａ，２３ａとが区画形成される。図３４では、等方性エッチングをすることにより、質量部１１と固定電極１７ａ，２３ａの下のシリコンのみがエッチングされ、特に質量部１１とベースプレート部（埋込酸化膜２０２と支持基板２０１）を完全に分離して所定の間隔が形成される。
【０１１６】
この際、等方性エッチングでは、埋込酸化膜２０２はエッチングが非常に遅く、半導体層２０３の部分を等方性エッチングして埋込酸化膜２０２が露出しても、酸化膜２０２はエッチングされず、質量部１１および固定電極１７ａ，２３ａと酸化膜２０２との間隔をある一定の値に保つことができる。また、この等方性エッチングでは、前述した、保護膜４０，４２はエッチングされないような組み合わせを選ぶ必要がある。この等方性エッチングの際、ＳＦ6 や、ＣＦ4 等のガス材料を用いたプラズマエッチング工程を用いることにより、ウエット工程に比較してエッチングの後の構造体形成歩留まりの向上を図ることができる。
【０１１７】
最後に、エッチングマスク５１を除去すると、図２９に示す加速度センサが形成される。
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体６、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサにおいて、製造時のスタートウエハとしてＳＯＩ基板を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。また、ＳＯＩ基板２００から製造を始めることにより、第１の実施形態より基板コストが高くなるが、固定電極、可動電極等の電極がベースプレート部（埋込酸化膜２０２と支持基板２０１）から絶縁分離が容易にできるため、センサ設計の自由度が広がる。さらに、埋込酸化膜２０２をエッチングストッパとして用いる、即ち、埋込酸化膜２０２が露出すれば、それ以上、下向きのエッチングは進まないことから、可動電極とベースプレート部の間隔（エアギャップ）が制御し易い。
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態を、第３の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【０１１８】
図３５に、本センサの断面構造を示す。図３５は図２７のＮ−Ｎ線での縦断面に相当する。
本例では、ベースプレート部３上に立設した柱２１０にて梁構造体と固定電極の少なくとも一方を支持している。
【０１１９】
以下、詳しく説明する。
図２７のアンカー部７（８）において、図３５に示すように、埋込酸化膜２０２（支持基板２０１）の上面から柱２１０が延び、この柱２１０がアンカー部７（８）と連結されている。柱２１０は半導体層２０３の一部をなし、単結晶シリコンよりなる。つまり、ＳＯＩ基板２００の半導体層２０３において空洞２ａ，２ｂが形成され、２つの空洞２ａ，２ｂの間に柱２１０が区画形成されている。この柱２１０は埋込酸化膜２０２により支持基板２０１と電気的に絶縁されている。
【０１２０】
このようにＳＯＩ基板２００を用いた構造においては埋込酸化膜２０２の存在によりシリコンの柱２１０をベースプレート部に残すことにより、ベースプレート部３側と完全に絶縁分離することができる。
【０１２１】
この構造は、梁構造体（可動電極）の支持・絶縁構造以外にも、固定電極も適用されている。つまり、固定電極（１７ａ，２３ａ等）は空洞２および溝４ａ，４ｂにより区画され、空洞２の上に位置し、ベースプレート部３から延び、かつ、梁構造体６の可動電極に対向して配置されるが、この固定電極の下面にシリコンの柱２１０を残してもよい。
【０１２２】
次に、加速度センサの製造方法を、図３６〜４０を用いて説明する。
まず、図３６に示すように、支持基板２０１と埋込酸化膜２０２と半導体層２０３からなるＳＯＩ基板２００を用意し、半導体層２０３の上から異方性エッチングを行い、半導体層２０３に溝２０ａ，２６ａをパターン形成する。そして、半導体層２０３の上にシリコン酸化膜を成膜し、溝２０ａ，２６ａを埋め込み、かつ半導体層２０３の表面を酸化膜３２で覆う。
【０１２３】
さらに、図３７に示すように、配線材料５０を成膜し、パターニングを行い、続いて、酸化膜３３を成膜し、配線パターン５０を覆う。
その後、図３８に示すように、半導体層２０３と配線材料５０の上部の酸化膜３３を一部除去してコンタクトホール３６，３７を形成し、配線材料２９，３１を成膜し、パターニングを行う。
【０１２４】
そして、図３９に示すように、ＳＯＩ基板２００に構造体形成のためのマスクフォトを行い、マスク５１にて酸化膜３２，３３をドライエッチングにて除去する。さらに、支持基板２０１の上から異方性エッチング（トレンチエッチング）を行い、溝４ａ，４ｂを形成する。このエッチング溝４，４ｂの深さは、埋込酸化膜２０２に達しない深さとする。また、異方性エッチング時あるいはエッチング後に異方性エッチングを行った溝４ａ，４ｂの内壁面に保護膜４０，４２を形成するとともに、溝底面に付いた保護膜を除去する。
【０１２５】
このように半導体層２０３を異方性エッチングした後、図４０に示すように、溝４ａ，４ｂの底面から半導体層２０３に対し埋込酸化膜２０２をエッチングストッパとした等方性エッチングを行い、シリコンを一部残して除去し空洞２ａ，２ｂを形成する。これにより、埋込酸化膜２０２の上に所定の間隔を隔てて梁構造体６が配置される。
【０１２６】
最後に、エッチングマスク５１を除去すると、図３５に示す加速度センサが形成される。
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態を、第４の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【０１２７】
図４１に、本センサの断面形状を示す。図４１は図２７のＺ−Ｚ線での縦断面に相当する。
本例では、ベースプレート部３上に立設した電気的絶縁材料（酸化膜）よりなる柱２２０，２２１にて固定電極と梁構造体の少なくとも一方を支持している。つまり、固定電極と梁構造体の少なくとも一方においてその内部には絶縁膜（酸化膜）の柱２２０，２２１が埋設され、柱２２０，２２１の下端は埋込酸化膜２０２に達し、かつ、柱２２０，２２１の間にはシリコンが配置されている。
【０１２８】
詳しくは、図４１の固定電極１７ｄ，２３ｄは、空洞２および溝４ａ，４ｂにより区画され、空洞２の上に位置し、四角枠部５から延び、かつ、梁構造体６の可動電極に対向して配置されているが、さらに、電気的絶縁材料２２０，２２１が埋め込まれた溝２３０ａ，２３０ｂが形成されている。そして、ベースプレート部３から立設された絶縁材料の柱２２０，２２１を用いて固定電極１７ｄ，２３ｄが支持されるとともに絶縁もされている。
【０１２９】
このような構造を用いることで 図４２に示すように、可動電極２２２と固定電極２２３，２２４はその下側が埋込酸化膜２０２（支持基板２０１）と所定の間隔ｔを隔てているが、センサの動作上、可動電極２２２と固定電極２２３，２２４の間に電位差が発生する。その際、その電位差により可動電極２２２と固定電極２２３，２２４の間に静電引力が働き、図４２のような構成であると、可動電極２２２と固定電極２２３，２２４が引き合い近接する。これに対し、図４３に示すような構成を採ることにより、少なくとも固定電極２２３，２２４は埋込酸化膜２０２（支持基板２０１）に固定されているため静電引力により動くことがなく、安定したセンサ出力を得ることができる。
【０１３０】
また、絶縁材料の柱２２０，２２１を形成することにより、固定電極と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が狭い場合にも、絶縁材料の柱２２０，２２１を用いて容易に固定電極と梁構造体の少なくとも一方を固定することができる。つまり、固定電極と梁構造体の少なくとも一方の底面の幅が広くないと、固定電極と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部に固定することができないが、このような手法を採ることにより、狭い領域でも固定電極と梁構造体の少なくとも一方を配置でき、また、この部材をベースプレート部から完全に絶縁することができる。特に、変形を最小限に抑えたい場合（例えば、加速度センサ）に有益である。
【０１３１】
このように構成した加速度センサの製造方法を、図４４〜図４８に示す工程図に従って説明する。
まず、図４４に示すように、ＳＯＩ基板２００を用意し、ＳＯＩ基板２００における半導体層２０３の上面から異方性エッチングを行い、半導体層２０３に浅い溝２０ｄ，２６ｄと深い溝２３０ａ，２３０ｂをパターン形成する。つまり、可動および固定電極を四角枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝２０ｄ，２６ｄ、および固定電極と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部から支持するための第１の溝２０ｄ，２６ｄよりも深く埋込酸化膜２０２に達する縦方向に延びる第２の溝２３０ａ，２３０ｂを形成する。そして、半導体層２０３の上にシリコン酸化膜を成膜し、浅い溝２０ａ，２６ａと深い溝２３０ａ，２３０ｂを絶縁材料２１ｄ，２７ｄ，２２０，２２１で埋め込み、さらに、基板表面を酸化膜３２で覆う。
【０１３２】
そして、図４５に示すように、配線材料５０を成膜し、パターニングを行う。続いて、酸化膜３３を成膜して配線パターン５０を覆う。
さらに、図４６に示すように、基板１と配線材料５０の上部の酸化膜３２，３３を一部除去してコンタクトホール３６，３７を形成し、配線材料２９，３１を成膜しパターニングを行う。
【０１３３】
その後、図４７に示すように、基板２００に構造体形成のためのマスクフォトを行い、マスク５１にてまず酸化膜３２，３３のエッチングを行い、続いて、半導体層２０３の上面から異方性エッチングを行い、四角枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第３の溝４ａ，４ｂを形成する。また、異方性エッチング時あるいはエッチング後に異方性エッチングを行った溝４ａ，４ｂの内壁面に保護膜（熱酸化膜、酸素プラズマ処理による酸化膜、エッチングの際に生じる膜等）４０，４２を形成するとともに、溝底面に付いた保護膜を除去する。このようにして、溝４ａ，４ｂの底面を除く溝４ａ，４ｂの側壁にエッチング保護膜４０，４２を形成する。
【０１３４】
引き続き、図４８に示すように、第３の溝４ａ，４ｂの底面から半導体層２０３に対し埋込酸化膜２０２をエッチングストッパとした等方性エッチングを行い、横方向に延びる空洞２を形成する。これにより、空洞２の下に位置するベースプレート部３と、空洞３および第３の溝４ａ，４ｂの横に位置する四角枠部５と、加速度により変位する可動電極を有する梁構造体６と、梁構造体６の可動電極に対向して配置された固定電極１７ｄ，２３ｄとが区画形成される。
【０１３５】
最後に、エッチングマスク５１を除去すると、図４１に示すように、加速度センサを形成することができる。
このように、図３５の場合においては、被固定部（図３５ではアンカー部７，８）の幅が狭い場合、埋込酸化膜２０２と被固定部（図３５ではアンカー部７，８）の間のシリコンが等方性エッチング時に消滅してしまうことも考えられるが、それを回避することができる。また、埋込酸化膜２０２に達する溝（絶縁材料）により、エッチング工程において横方向へのエッチングを抑えることができ、センサをプロセスの不安定性に左右されず安定して製造することができる。
【０１３６】
なお、ＳＯＩ基板を用いた第３〜第５の実施形態においても、図１２，１３の構造（絶縁溝の平面構造として中央部を先端側に張り出させる）を採用したり、図１４，１５の構造（溝を埋め込む材料を絶縁材料で被われた材料とする）を採用してもよい。
（第６の実施の形態）
次に、第６の実施の形態を、第３の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【０１３７】
図４９にはヨーレートセンサの平面図を示す。また、図５０には、配線の無い状態でのヨーレートセンサの平面図を示す。さらに、図４９のＦ−Ｆ線での断面図を図５１に示す。
【０１３８】
本センサは、全体構成として、１次振動子２４０、その１次振動子２４０の内部において配置された２次振動子としての梁構造体２４１からなる。構成部材としては、図５１に示す１次振動子用ベースプレート部２４２と、図５０に示す１次振動子用枠部２４３と、１次振動子２４０と、１次振動子励振用固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆと、図５１に示す２次振動子用ベースプレート部２４６と、図５０に示す２次振動子用枠部２４７と、梁構造体２４１と、２次振動子用固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄを備えている。
【０１３９】
図５１の１次振動子用ベースプレート部２４２は、ＳＯＩ基板２００における支持基板２０１に形成した横方向に延びる１次振動子用空洞２４８により区画され、空洞２４８の下に位置する。１次振動子用枠部２４３は、図５１の空洞２４８と半導体層２０３に形成した縦方向に延びる１次振動子用溝２４９ａ，２４９ｂと埋込酸化膜２０２に形成した透孔２５０により区画され、１次振動子用空洞２４８と溝２４９ａ，２４９ｂと透孔２５０の横に位置する。１次振動子２４０は、同じく図５１の１次振動子用空洞２４８と溝２４９ａ〜２４９ｄと透孔２５０により区画され、図５０のごとく１次振動子用枠部２４３から延び、かつ、可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄを有する。１次振動子励振用固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆは、図５１の半導体層２０３に形成した横方向に延びる空洞２５３と、半導体層２０３に形成した縦方向に延びる溝２４９ａ，２４９ｂとにより区画され、１次振動子用枠部２４３から延び、かつ、１次振動子の可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄに対向して配置されている。
【０１４０】
図５１の２次振動子用ベースプレート部２４６は、１次振動子２４０における半導体層２０３に形成した横方向に延びる２次振動子用空洞２５４により区画され、空洞２５４の下に位置する。２次振動子用枠部２４７は、図５１の２次振動子用空洞２５４および１次振動子における半導体層２０３に形成した縦方向に延びる２次振動子用溝２５５ａ，２５５ｂにより区画され、１次振動子において２次振動子用空洞２５４および溝２５５ａ，２５５ｂの横に位置する。また、この２次振動子用枠部２４７は、図５０に示すごとく、１次振動子２４０の可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄの支持部材となっている。
【０１４１】
２次振動子である梁構造体２４１は、図５１の２次振動子用空洞２５４および溝２５５ａ〜２５５ｄにより区画され、１次振動子において２次振動子用空洞２５４の上に位置し、図５０のごとく、２次振動子用枠部２４７から延び、かつ、力学量により変位する可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄを有する。２次振動子用固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄは、図５１の２次振動子用空洞２５４および溝２５５ａ，２５５ｂにより区画され、１次振動子において２次振動子用空洞２５４の上に位置し、図５０のごとく、２次振動子用枠部２４７から延び、かつ、梁構造体の可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄに対向して配置されている。
【０１４２】
さらに、図５０の１次振動子の可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄと２次振動子用枠部２４７との間および１次振動子励振用固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆと１次振動子用枠部２４３との間においては、電気的絶縁材料２５６（図５１参照）が埋め込まれた溝２５７が形成されている。同様に、図５０の梁構造体の可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄと２次振動子用枠部２４７との間および２次振動子用固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄと２次振動子用枠部２４７との間においては、電気的絶縁材料が埋め込まれた溝２５７（図５１参照）が形成されている。
【０１４３】
また、図５１の溝２４９ａ〜２４９ｄ，２５５ａ〜２５５ｄの側壁には保護膜２５８が形成されている。また、埋込酸化膜２０２には透孔２５９が形成されている。また、図５０の１次振動子２４０は、アンカー部２６０ａ，２６０ｂと梁部２６１ａ，２６１ｂを備えている。
【０１４４】
以下、詳しく説明していく。
図５１において、ＳＯＩ基板２００は、支持基板２０１と埋込酸化膜２０２と半導体層２０３から構成されており、支持基板２０１と半導体層２０３は単結晶シリコンよりなる。このＳＯＩ基板２００に、図５０に示すように、単結晶シリコン（単結晶半導体材料）よりなる１次振動子２４０と２次振動子である梁構造体２４１が区画形成されている。１次振動子２４０は図５０での（１００）方向のみに自由度をもち、２次振動子である梁構造体２４１は（０１０）方向にのみ自由度を持つように配置されている。
【０１４５】
梁構造体２４１は質量部１１、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄ、梁部９，１０を備え、質量部１１は、梁構造体２４１を支える枠部２４７から突出する２つのアンカー部７，８により、梁部９，１０を介して架設されており、図５１に示すように、埋込酸化膜２０２の上面において所定間隔を隔てた位置に配置されている。
【０１４６】
アンカー部７，８と梁部９，１０との間には溝２５７（酸化膜等の絶縁材料を配置した溝）が配置され、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄが枠部２４７から電気的に絶縁されている。質量部１１における一方の側面からは４つの可動電極１２ａ〜１２ｄが突出している。また、質量部１１における他方の側面からは４つの可動電極１３ａ〜１３ｄが突出している。可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄは、等間隔で平行に延びる櫛歯状の形状になっている。
【０１４７】
梁構造体２４１を支持する枠部２４７には第１の固定電極１６ａ〜１６ｄおよび第２の固定電極１７ａ〜１７ｄが固定されている。第１の固定電極１６ａ〜１６ｄは、枠部２４７側に溝２５７（酸化膜等の絶縁材料を配置した溝）を介して連結され、枠部２４７と電気的に絶縁されている。また、第１の固定電極１６ａ〜１６ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１２ａ〜１２ｄの一方の側面と対向している。同様に、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄは、枠部２４７側に溝２５７（酸化膜等の絶縁材料を配置した溝）を介して固定され、枠部２４７と電気的に絶縁されている。また、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１２ａ〜１２ｄの他方の側面と対向している。同様に、枠部２４７には第１の固定電極２２ａ〜２２ｄおよび第２の固定電極２３ａ〜２３ｄが固定されている。
【０１４８】
第１の固定電極２２ａ〜２２ｄは、枠部２４７側に溝２５７（酸化膜等の絶縁材料を配置した溝）を介して連結され、枠部２４７と電気的に絶縁されている。また、第１の固定電極２２ａ〜２２ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１３ａ〜１３ｄの一方の側面と対向している。同様に、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄは、枠部２４７側に溝２５７（酸化膜等の絶縁材料を配置した溝）を介して連結および絶縁されている。また、第２の固定電極２３ａ〜２３ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極１３ａ〜１３ｄの他方の側面と対向している。
【０１４９】
１次振動子２４０は、枠部２４３の内方に位置し、１次振動子２４０を支える枠部２４３から突出する２つのアンカー部２６０ａ，２６０ｂにより、梁部２６１ａ，２６１ｂを介して架設されている。
【０１５０】
枠部２４７における一方の側面（図５０においては左側面）からは４つの可動電極２５１ａ〜２５１ｄが絶縁溝２５７を介して突出している。また、枠部２４７における他方の側面（図５０においては右側面）からは４つの可動電極２５２ａ〜２５２ｄが絶縁溝２５７を介して突出している。可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄは、等間隔で平行に延びる櫛歯状の形状になっている。
【０１５１】
枠部２４３には固定電極２４４ａ〜２４４ｆおよび２４５ａ〜２４５ｆが固定されている。固定電極２４４ａ〜２４４ｆは、枠部２４３側にそれぞれ絶縁溝２５７を介して連結され、枠部２４３と電気的に絶縁されている。また、固定電極２４４ａ〜２４４ｆは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置された可動電極２５１ａ〜２５１ｄの側面と対向している。同様に、固定電極２４５ａ〜２４５ｄは、枠部２４３側に絶縁溝２５７を介して連結され、電気的に絶縁されている。また、固定電極２４５ａ〜２４５ｄは埋込酸化膜２０２の上面に所定間隔を隔てた位置に配置されて１次振動子の可動電極２５２ａ〜２５２ｄの側面と対向している。
【０１５２】
梁構造体２４１において、第１の固定電極１６ａ〜１６ｄ，２２ａ〜２２ｂ、第２の固定電極１７ａ〜１７ｄ，２３ａ〜２３ｄからは、それぞれ、図４９に示すように酸化膜３２，３３（図５１参照）上の配線２６２，２６３，２６４，２６５により枠部２４７と電気的に絶縁を保ち、梁部２６１ａ，２６１ｂ（図５０参照）、１次振動子のアンカー部２６０ａ，２６０ｂ（図５０参照）、１次振動子用枠部２４３の上部を通して外部に電位を取り出している。
【０１５３】
また、可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄの電位は、質量部１１、梁部７，８を通し酸化膜上に形成されている図４９の配線２６６により第１、第２の固定電極と同様に枠部２４７と電気的に絶縁を保ち、１次振動子の梁部２６１ａ，２６１ｂ、１次振動子のアンカー部２６０ａ，２６０ｂ、枠部２４３の上部を通して外部に電位を取り出している。
【０１５４】
１次振動子において、固定電極２４４ａ〜２４４ｆ、固定電極２４５ａ〜２４５ｆからは、酸化膜上に形成されている図４９の配線２６７，２６８，２６９，２７０により外部に電位を取り出している。また、図４９の可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄの電位は酸化膜上に形成されている配線２７１，２７２，２７３により枠部２４７、梁部２６１ａ，２６１ｂを通し、枠部２４３と電気的に絶縁を保ち、外部に電位を取り出している。
【０１５５】
次に、ヨーレートセンサの断面構造について、図５１を用いて説明する。
ヨーレートセンサの構造体の可動部、固定部の大部分は単結晶シリコンにて形成されている。ヨーレートセンサは、直交する自由度をもつ１次振動子２４０と梁構造体（２次振動子）２４１の２つの振動子から構成され、ベースプレート部２４２から所定の間隔を隔てて形成された１次振動子２４０と、１次振動子２４０内に形成された梁構造体２４１からなる。
【０１５６】
詳しくは、ＳＯＩ基板２００の支持基板２０１において空洞２４８が支持基板２０１の上部に横方向に拡がりをもって形成され、この空洞２４８により下面が露出する埋込酸化膜２０２には透孔２５０が環状に形成されている。さらに、ＳＯＩ基板２００の半導体層２０３には空洞２５３が環状に形成され、この空洞２５３と透孔２５０は連通している。半導体層２０３には空洞２５３に達する溝２４９ａ〜２４９ｄが形成されている。このように構成により、梁構造の１次振動子２４０がＳＯＩ基板２００に作り込まれていることになる。また、このような１次振動子２４０において、半導体層２０３には空洞２５４が形成され、同じく半導体層２０３に形成した溝２５５ａ〜２５５ｄが空洞２５４に達している。このような構成により、２次振動子２４１が１次振動子２４０に作り込まれていることになる。
【０１５７】
また、梁構造体２４１における質量部１１と可動電極（図５０の符号１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄ）は埋込酸化膜２０２から所定の間隔を隔てて形成されている。１次振動子２４０において、梁構造体の枠部２４７が埋込酸化膜２０２に支持され、固定電極（図５０の符号１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄ）が埋込酸化膜２０２から所定の間隔を隔てて形成されている。また、１次振動子用枠部２４３には固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆが形成されている。固定電極２４４ａ〜２４４ｆはトレンチ溝２５７に酸化膜で埋め込んだ絶縁材料２５６を介して１次振動子用枠部２４３に固定されている。この絶縁材料２５６により１次振動子用枠部２４３から電気的に絶縁されている。質量部１１、梁構造体用枠部２４７、固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆの側壁にはそれぞれ側壁保護膜２５８が形成されている。質量部１１、梁構造体用枠部２４７、固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆの上部には、酸化膜３２，３３が形成されている。
【０１５８】
次に、ヨーレートセンサの動作について説明する。
図５０に示す１次振動子２４０を（１００）方向に振動（励振）させる。これは、固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆと可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄの間に周期電圧を与えることにより行う。
【０１５９】
この場合、固定電極２４４ａ〜２４４ｆと可動電極２５１ａ〜２５１ｄとの間に発生する静電引力と、固定電極２４５ａ〜２４５ｆと可動電極２５２ａ〜２５２ｄとの間に発生する静電引力の位相差はπラジアンずれていることにより、効率的に１次振動子２４０を振動させることができる。このとき、図５０に示す（００１）方向の回りに角速度Ωが発生した場合、１次振動子全体に（０１０）の方向にコリオリの力が働く。１次振動子２４０は（０１０）方向に自由度を持たないため、（０１０）方向に自由度をもつ梁構造体２４１にコリオリ力２ｍＶΩが働く。
【０１６０】
梁構造体２４１の可動電極１２ａ〜１２ｄと第１の固定電極１６ａ〜１６ｄとの間には第１のコンデンサが、また、可動電極１２ａ〜１２ｄと第２の固定電極１７ａ〜１７ｄとの間には第２のコンデンサが形成されている。同様に、可動電極１３ａ〜１３ｆと第１の固定電極２２ａ〜２２ｄとの間に第１のコンデンサが、また、可動電極１３ａ〜１３ｄと第２の固定電極２３ａ〜２３ｆとの間に第２のコンデンサが形成されている。
【０１６１】
梁構造体２４１にコリオリ力が発生すると、第１、第２のコンデンサの静電容量が周期的に変化する。周期変化を１次振動子２４０の変位の周期変化で同期検波することにより、センサに加わっている角速度Ωを検出することができる。
【０１６２】
このように本センサ構造によれば、ＳＯＩ基板における支持基板２０１に形成した空洞２４８と埋込酸化膜２０２に形成した透孔２５０と半導体層２０３に形成した空洞２５３と溝２４９ａ〜２４９ｄにより、１次振動子用ベースプレート部２４２と１次振動子用枠部２４３と１次振動子２４０と１次振動子励振用固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆが区画されるとともに、１次振動子における半導体層２０３に形成した空洞２５４と溝２５５ａ〜２５５ｄにより、２次振動子用ベースプレート部２４６と２次振動子用枠部２４７と梁構造体２４１と２次振動子用固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄとが区画形成されている。また、可動電極と枠部との間および固定電極と枠部との間に形成された溝に埋め込まれた電気的絶縁材料２５６により電極が分離されている。
【０１６３】
このように、ＳＯＩ基板に、可動電極を有する梁構造体、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサ、特に励振型ヨーレートセンサにおいて、ＳＯＩ基板を用いているためセンサの断面構造を簡単化することができる。
【０１６４】
次に、製造方法を、図５１の断面図に対応する図５２〜図５８に示す工程図に従って説明する。
まず、図５２に示すように、支持基板２０１、埋込酸化膜２０２、半導体層２０３からなるＳＯＩ基板２００を用意し、半導体層２０３に溝２５７をパターン形成する。そして、半導体層２０３の上にシリコン酸化膜を成膜し、溝２５７を埋め込み、かつ半導体層２０３の表面を酸化膜３２で覆う。このように、ＳＯＩ基板２００における半導体層２０３の上面から異方性エッチングを行い、可動電極を枠部から電気的に絶縁するとともに固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝２５７を形成し、さらに、溝２５７を絶縁材料２５６で埋め込む。つまり、図５０の可動電極１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄを枠部２４７から電気的に絶縁するための溝と、可動電極２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄを枠部２４７から電気的に絶縁するための溝と、固定電極１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄを枠部２４７から電気的に絶縁するための溝と、固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆを枠部２４３から電気的に絶縁するための溝とを形成し、この溝を絶縁材料２５６で埋め込む。
【０１６５】
そして、図５３に示すように、配線材料５０を成膜し、パターニングを行い続いて、酸化膜３３を成膜し、配線パターン５０を覆う。
さらに、図５４に示すように、半導体層２０３と配線材料５０の上部の酸化膜を一部除去してコンタクトホールを形成し、配線材料２６７，２６９を成膜しパターニングを行う。
【０１６６】
そして、図５５に示すように、ＳＯＩ基板２００に構造体形成のためのマスクフォトを行い、マスク５１にて半導体層２０３の上面から異方性エッチングを行い、１次振動子用ベースプレート部（２４２）と１次振動子用枠部（２４３）と１次振動子（２４０）と１次振動子励振用固定電極（２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆ）と２次振動子用ベースプレート部（２４６）と２次振動子用枠部（２４７）と梁構造体（２４１）と２次振動子用固定電極（１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄ）を区画形成するための縦方向に延びる第２の溝２４９ａ〜２４９ｄ，２５５ａ〜２５５ｄを形成する。この際、溝の深さは、埋込酸化膜２０２に達しないような深さとする。
【０１６７】
また、異方性エッチング時あるいはエッチング後に異方性エッチングを行った溝２４９ａ〜２４９ｄ，２５５ａ〜２５５ｄの内壁面に保護膜２５８を形成するとともに溝底面に付いた保護膜を除去する。このように、溝２４９ａ〜２４９ｄ，２５５ａ〜２５５ｄの底面を除く溝２４９ａ〜２４９ｄ，２５５ａ〜２５５ｄの側壁に保護膜２５８を形成する。
【０１６８】
側壁保護膜２５８は、製造プロセスに適合したものを選択しなければならないが、トレンチエッチング時にポリマー等を形成、熱酸化膜を形成、ＣＶＤ等で酸化膜を成膜、Ｏ2 プラズマ等で薄い酸化膜を形成、薬液等で酸化膜を形成等、どのような方法をとってもよい。その場合の配線材料は、熱工程が加わらない場合は、配線材料２６７，２６９はアルミ等の金属配線またはポリシリコン等の材料が考えられる。また、熱工程が加わる場合は、配線材料２６７，２６９は高融点金属であるタングステンやその化合物等あるいはポリシリコン等の材料が考えられる。
【０１６９】
引き続き、図５６に示すように、マスク５１にて続けて異方性エッチングを行い、第２の溝２４９ａ〜２４９ｄ，２５５ａ〜２５５ｄの底面から半導体層２０３に対し縦方向に延びる第３の溝２８０を形成する。この溝２８０の形成の際には、埋込酸化膜２０２に達する深さまでエッチングを行う。
【０１７０】
この際、前工程で成膜した側壁保護膜２５８はエッチングされない、または、エッチングされても後工程で問題のない程度のエッチングしかされない条件を選択する必要がある。
【０１７１】
その後、図５７に示すように、マスク５１にて続けて埋込酸化膜２０２のエッチングを行い、第３の溝２８０での底面の埋込酸化膜２０２に対し縦方向に延びる透孔２５０，２５９を形成する。つまり、支持基板２０１に達するような透孔２５０，２５９を形成する。
【０１７２】
さらに、第３の溝２８０および透孔２５０，２５９から半導体層２０３および支持基板２０１に対し等方性エッチングを行い、図５８に示すように、横方向に延びる空洞２５３，２５４，２４８を形成する。これにより、１次振動子用ベースプレート部２４２と１次振動子用枠部２４３と１次振動子２４０と１次振動子励振用固定電極２４４ａ〜２４４ｆ，２４５ａ〜２４５ｆと２次振動子用ベースプレート部２４６と２次振動子用枠部２４７と梁構造体２４１と２次振動子用固定電極（１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄ）が区画形成される。
【０１７３】
この際、等方性エッチングでは埋込酸化膜２０２はエッチングが常に遅く、シリコンのみがエッチングされる。また、この等方性エッチングでは、前述した、側壁保護膜２５８はエッチングされないような組み合わせを選ぶ必要がある。この等方性エッチングの際、ＳＦ6 や、ＣＦ4 等のガス材料を用いたプラズマエッチング工程を用いることにより、従来のウエット工程に比較してエッチングの後の構造体形成歩留まりの向上を図ることができる。
【０１７４】
最後に、エッチングマスク５１を除去すると、図５１に示すように、ヨーレートセンサを形成することができる。
このようにして、１枚のＳＯＩ基板２００に、直交する自由度を持つ１次振動子２４０と梁構造体２４１を作り込むことができる。
【０１７５】
このように、１枚の基板に、可動電極を有する梁構造体２４１、および可動電極に対向配置された固定電極を作り込んだ半導体力学量センサ、特に、特に励振型ヨーレートセンサにおいて、製造時のスタートウエハとしてＳＯＩ基板を用いることができ、しかも、基板の貼り合わせ工程を用いず、センサの製造コストを大幅に下げることが可能となる。
（第７の実施の形態）
次に、第７の実施の形態を、第６の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【０１７６】
図５９には、本実施形態のヨーレートセンサの断面形態を示す。
この構造体は、第６の実施形態の図５１とほぼ同じであるが、梁構造体の枠部２４７が埋込酸化膜２０２に対し酸化膜の柱２９１，２９２により連結支持されている。
【０１７７】
次に、製造工程を、図６０〜図６６を用いて説明する。
まず、図６０に示すように、ＳＯＩ基板２００の半導体層２０３に溝２５７，２９３，２９４をパターン形成する。ここで、溝２９３，２９４は埋込酸化膜２０２に達する。そして、半導体層２０３の上にシリコン酸化膜を成膜し、溝２５７，２９３，２９４を埋め込み、かつ半導体層２０３の表面を酸化膜３２で覆う。そして、図６１に示すように、配線材料５０を成膜し、パターニングを行い続いて、酸化膜３３を成膜し、配線パターン５０を覆う。さらに、図６２に示すように、半導体層２０３と配線材料５０の上部の酸化膜を一部除去してコンタクトホールを形成し、配線材料２６７，２６９を成膜しパターニングを行う。
【０１７８】
そして、図６３に示すように、ＳＯＩ基板２００に構造体形成のためのマスクフォトを行い、マスク５１にて異方性エッチング（トレンチエッチング）を行い、溝２４９ａ〜２４９ｄ，２５５ａ〜２５５ｄを形成する。この際の異方性エッチングは、埋込酸化膜２０２に達しないような深さとする。また、異方性エッチング時あるいはエッチング後に異方性エッチングを行った溝の内壁面に保護膜２５８を形成するとともに、溝底面に付いた保護膜を除去する。
【０１７９】
引き続き、図６４に示すように、マスク５１にて続けて異方性エッチングを行い、埋込酸化膜２０２に達する深さまでエッチングを行い、溝２８０を形成する。その後、図６５に示すように、マスク５１にて続けて埋込酸化膜２０２のエッチングを行い、支持基板２０１に達するような透孔２５０，２５９を形成する。
【０１８０】
さらに、図６６に示すように、半導体層２０３および支持基板２０１を等方性エッチングをすることにより、空洞２５３，２５４，２４８を形成する。
最後に、エッチングマスク５１を除去すると、図５９に示すように、ヨーレートセンサを形成することができる。
【０１８１】
このような、構造支持方法を用いることで梁構造体を支持する枠部の幅が狭い場合、図５１の場合には、埋込酸化膜２０２と梁構造体支持用の枠部２４７の間のシリコンが等方性エッチング時に消滅してしまうことも考えられるが、それが回避できる。
【０１８２】
なお、本例（ＳＯＩ基板を用いて１次と２次の振動子を形成する場合）にも、図１２，１３の構造（絶縁溝の平面構造として中央部を先端側に張り出させる）を採用したり、図１４，１５の構造（溝を埋め込む材料を、絶縁材料で被われた材料とする）を採用してもよい。
【０１８３】
また、これまで説明してきた各実施形態に対する応用例として以下のようにしてもよい。
（i)溝の側壁保護膜（例えば、図４の側壁保護膜４０，４２）を、最終工程までに取り除くようにしてもよい。これにより、側壁保護膜が経時変化等により剥離する可能性があるが、これを回避してセンサの長期的な信頼性向上を図ることができる。
(ii)梁構造体上の配線材以外の膜（例えば、図４の層間絶縁膜３２，３３）の少なくともその一部を、最終工程までに取り除くようにしてもよい。これにより、梁構造体上に膜が残っている場合にはその膜の残留応力により梁構造体が変形しやすいが（特に、梁構造体の厚さが小さい場合）、これを回避することができる。ただし、配線材の下の膜においては、配線材の直下の部位は残しておくものとする。
【０１８４】
この（i)，(ii)について詳しく説明する。まず（i)に関して、図４のように側壁保護膜４０，４２はセンサの長期的な信頼性、たとえば本センサを自動車用センサとして使用する場合において１９年、２１万ｋｍ保証等を考えると、経時変化等により剥離する可能性がある。そのため、図１０で示すエッチング後あるいは当該エッチング時に、図６７に示すように、最終的には除去するほうが望ましい。以下、積極的に製作プロセスに除去工程を入れる場合と入れない場合について述べる。積極的に除去工程を入れる場合、たとえば、側壁保護膜４０，４２にポリマ等の有機薄膜を用いている場合には、Ｏ2 プラズマ中でアッシングを行うことにより除去が可能である。また、側壁保護膜４０，４２が酸化膜系の膜であれば、シリコンと選択性のあるプラズマドライエッチングまたは、ＨＦ気相エッチングにより取り除くことができる。一方、積極的に除去プロセスを入れない場合には、次のように行う。空洞２を形成する等方性エッチングでは、場合によっては側壁保護膜４０，４２をエッチングしながら空洞２が形成される。そこで、空洞２を形成する時間で側壁保護膜４０，４２が消失するように側壁保護膜４０，４２の膜厚を決定する。これにより、最終の除去工程を省略することができる。特に側壁保護膜を非常に薄く（数ｎｍ）形成する場合には有用である。
【０１８５】
また、(ii)に関して、図１０のエッチングマスク５１を除去後、梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を残した場合、その層間絶縁膜３２，３３の内部応力により梁構造体６が変形する場合がある。その場合には図６８に示すように梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を一部除去することによりその変形を抑制することができる。層間絶縁膜３２，３３の除去は、プラズマドライエッチング等を用い、梁構造体６を形成しているシリコンと、電極を形成している材料（たとえばアルミ等）と選択比のある条件を用い行う。ただし、梁構造体６を形成する段階で梁構造体６の表面全体に不純物拡散層等を形成した場合には、層間絶縁膜３２，３３を除去した場合に梁構造体６が変形する場合があるのでその場合には、層間絶縁膜３２，３３を除去せず、その変形を抑制するように層間絶縁膜３２，３３の膜厚を決定し梁構造体６を形成する。
【０１８６】
このように、梁構造体６上の酸化膜または窒化膜の面積をできるだけ少なくする。その結果、梁構造体（下面が等方性エッチングでくり抜かれている部分）６の上に膜が残っていると、その膜の残留応力により梁構造体６が変形しやすく、梁構造体６の厚さが大きければ影響が少ないが、梁構造体６の厚さが小さい場合には影響が大きいが（断面２次モーメントの大小で変わるが）、梁構造体６上の膜は、配線に関係しているところ以外はできるだけ除去すると、実用上好ましいものとなる。
【０１８７】
同様に、（i)に関して、図２４の側壁保護膜４０，４２を図６９示すように除去したり、(ii)に関して、図２４のエッチングマスク５１を除去後、梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を残した場合、図７０に示すように梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を一部除去してもよい。
【０１８８】
以下、同様に、図３４の側壁保護膜４０，４２を図７１のように除去したり、図３４のエッチングマスク５１の除去後に梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を残した場合に図７２のように梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を一部除去してもよい。図４０において、側壁保護膜４０，４２を図７３のように除去したり、エッチングマスク５１の除去後に梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を残した場合に図７４のように梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を一部除去してもよい。図４３において、図７５のように側壁保護膜を除去すると安定したセンサ出力を得ることができ、また、図７６のように梁構造体上の膜の少なくともその一部を除去してもよい。図４８において、側壁保護膜４０，４２を図７７のように除去したり、エッチングマスク５１の除去後に梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を残した場合に図７８のように梁構造体６上の層間絶縁膜３２，３３を一部除去してもよい。図５８において、側壁保護膜２５８を図７９のように除去したり、エッチングマスク５１の除去後に梁構造体上の層間絶縁膜３２，３３を残した場合に図８０のように梁構造体上の層間絶縁膜３２，３３を一部除去してもよい。図６６において、側壁保護膜２５８を図８１のように除去したり、エッチングマスク５１の除去後に梁構造体上の層間絶縁膜３２，３３を残した場合に図８２のように梁構造体上の層間絶縁膜３２，３３を一部除去してもよい。
【０１８９】
なお、図６８，７０，７２，７４，７６，７８，８０，８２においては、梁構造体上の膜の少なくともその一部を除去することに加え、側壁保護膜も除去しているが、側壁保護膜を残し、梁構造体上の膜を除去するようにしてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における半導体加速度センサを示す平面図。
【図２】半導体加速度センサの斜視図。
【図３】図１のＡ−Ａ線での縦断面図。
【図４】図１のＢ−Ｂ線での縦断面図。
【図５】半導体加速度センサの斜視図。
【図６】製造工程を説明するための断面図。
【図７】製造工程を説明するための断面図。
【図８】製造工程を説明するための断面図。
【図９】製造工程を説明するための断面図。
【図１０】製造工程を説明するための断面図。
【図１１】電極の分離構造を示す図。
【図１２】応用例の電極の分離構造を説明するための図。
【図１３】応用例の電極の分離構造を説明するための図。
【図１４】応用例の溝構造を説明するための図。
【図１５】応用例の溝構造を説明するための図。
【図１６】第２の実施の形態における半導体加速度センサを示す断面図。
【図１７】半導体加速度センサの固定電極における斜視図。
【図１８】固定電極の支持構造を説明するための断面図。
【図１９】固定電極の支持構造を説明するための断面図。
【図２０】製造工程を説明するための断面図。
【図２１】製造工程を説明するための断面図。
【図２２】製造工程を説明するための断面図。
【図２３】製造工程を説明するための断面図。
【図２４】製造工程を説明するための断面図。
【図２５】スイッチ式加速度センサの平面図。
【図２６】図２５のＣ−Ｃ線での縦断面図。
【図２７】第３の実施の形態における半導体加速度センサを示す斜視図。
【図２８】図２７のＤ−Ｄ線での縦断面図。
【図２９】図２７のＥ−Ｅ線での縦断面図。
【図３０】製造工程を説明するための断面図。
【図３１】製造工程を説明するための断面図。
【図３２】製造工程を説明するための断面図。
【図３３】製造工程を説明するための断面図。
【図３４】製造工程を説明するための断面図。
【図３５】第４の実施の形態における半導体加速度センサの断面図。
【図３６】製造工程を説明するための断面図。
【図３７】製造工程を説明するための断面図。
【図３８】製造工程を説明するための断面図。
【図３９】製造工程を説明するための断面図。
【図４０】製造工程を説明するための断面図。
【図４１】第５の実施の形態における半導体加速度センサの断面図。
【図４２】固定電極の支持構造を説明するための断面図。
【図４３】固定電極の支持構造を説明するための断面図。
【図４４】製造工程を説明するための断面図。
【図４５】製造工程を説明するための断面図。
【図４６】製造工程を説明するための断面図。
【図４７】製造工程を説明するための断面図。
【図４８】製造工程を説明するための断面図。
【図４９】第６の実施の形態におけるヨーレートセンサの平面図。
【図５０】半導体加速度センサの平面図。
【図５１】図４９のＦ−Ｆ線での縦断面図。
【図５２】製造工程を説明するための断面図。
【図５３】製造工程を説明するための断面図。
【図５４】製造工程を説明するための断面図。
【図５５】製造工程を説明するための断面図。
【図５６】製造工程を説明するための断面図。
【図５７】製造工程を説明するための断面図。
【図５８】製造工程を説明するための断面図。
【図５９】第７の実施の形態におけるヨーレートセンサの縦断面図。
【図６０】製造工程を説明するための断面図。
【図６１】製造工程を説明するための断面図。
【図６２】製造工程を説明するための断面図。
【図６３】製造工程を説明するための断面図。
【図６４】製造工程を説明するための断面図。
【図６５】製造工程を説明するための断面図。
【図６６】製造工程を説明するための断面図。
【図６７】応用例を説明するための断面図。
【図６８】応用例を説明するための断面図。
【図６９】応用例を説明するための断面図。
【図７０】応用例を説明するための断面図。
【図７１】応用例を説明するための断面図。
【図７２】応用例を説明するための断面図。
【図７３】応用例を説明するための断面図。
【図７４】応用例を説明するための断面図。
【図７５】応用例を説明するための断面図。
【図７６】応用例を説明するための断面図。
【図７７】応用例を説明するための断面図。
【図７８】応用例を説明するための断面図。
【図７９】応用例を説明するための断面図。
【図８０】応用例を説明するための断面図。
【図８１】応用例を説明するための断面図。
【図８２】応用例を説明するための断面図。
【図８３】従来の半導体加速度センサの平面図。
【図８４】図８３のＧ−Ｇ線での縦断面図。
【図８５】図８３のＨ−Ｈ線での縦断面図。
【図８６】図８３のＩ−Ｉ線での縦断面図。
【図８７】図８３のＪ−Ｊ線での縦断面図。
【図８８】製造工程を説明するための断面図。
【図８９】製造工程を説明するための断面図。
【図９０】製造工程を説明するための断面図。
【図９１】製造工程を説明するための断面図。
【図９２】製造工程を説明するための断面図。
【図９３】製造工程を説明するための断面図。
【図９４】製造工程を説明するための断面図。
【図９５】製造工程を説明するための断面図。
【図９６】製造工程を説明するための断面図。
【図９７】製造工程を説明するための断面図。
【符号の説明】
１…単結晶シリコン基板、２…空洞、３…ベースプレート部、４ａ〜４ｄ…溝、５…四角枠部、６…梁構造体、１２ａ〜１２ｄ…可動電極、１３ａ〜１３ｄ…可動電極、１４ａ〜１４ｄ…溝、１５ａ〜１５ｄ…絶縁材料、１６ａ〜１６ｄ…第１の固定電極、１７ａ〜１７ｄ…第２の固定電極、１８ａ〜１８ｄ…溝、１９ａ〜１９ｄ…絶縁材料、２０ａ〜２０ｄ…溝、２１ａ〜２１ｄ…絶縁材料、２２ａ〜２２ｄ…第１の固定電極、２３ａ〜２３ｄ…第２の固定電極、２４ａ〜２４ｄ…溝、２５ａ〜２５ｄ…絶縁材料、２６ａ〜２６ｄ…溝、２７ａ〜２７ｄ…絶縁材料、４０，４１，４２…保護膜、６５…溝、６６…絶縁材料、６７…ポリシリコン、７０…固定電極、７１，７２…柱、８０ａ〜８０ｄ…溝、２００…ＳＯＩ基板、２０１…支持基板、２０２…埋込酸化膜、２０３…半導体層、２１０…柱、２２０，２２１…柱、２３０ａ，２３０ｂ…溝、２４０…１次振動子、２４１…２次振動子、２４２…１次振動子用ベースプレート部、２４３…１次振動子用枠部、２４４ａ〜２４４ｆ…１次振動子励振用固定電極、２４６…２次振動子用ベースプレート部、２４７…２次振動子用枠部、２４８…１次振動子用空洞、２４９ａ，２４９ｂ…１次振動子用溝、２５０…透孔、２５１ａ〜２５１ｄ，２５２ａ〜２５２ｄ…可動電極、２５３…空洞、２５４…２次振動子用空洞、２５５ａ〜２５５ｄ…２次振動子用溝、２５６…電気的絶縁材料、２５７…溝、２５８…電気的絶縁材料、２５９…溝、２５８…保護膜、２８０…溝。
Claims (20)
- 単層の半導体基板に形成した横方向に延びる空洞により区画され、当該空洞の下に位置するベースプレート部と、
前記空洞および半導体基板に形成した縦方向に延びる溝により区画され、空洞および溝の横に位置する枠部と、
前記空洞および溝により区画され、空洞の上に位置し、前記枠部から延び、かつ、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、
前記空洞および溝により区画され、空洞の上に位置し、前記枠部から延び、かつ、前記梁構造体の可動電極に対向して配置された固定電極と、
前記可動電極と前記枠部との間および前記固定電極と前記枠部との間に形成され、電気的絶縁材料が埋め込まれた状態で前記空洞に達する溝と、
を備えたことを特徴とする半導体力学量センサ。 - ベースプレート部と、枠部と、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、梁構造体の可動電極に対向して配置された固定電極とを備えた半導体力学量センサの製造方法であって、
単層の半導体基板の上面から異方性エッチングを行い、可動および固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝を形成するとともに、当該溝を絶縁材料で埋め込む工程と、
前記第１の溝を絶縁材料で埋め込んだ後、前記半導体基板の上面から異方性エッチングを行い、枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第２の溝を形成するとともに、当該溝の底面を除く溝の側壁に保護膜を形成する工程と、
前記第２の溝の底面から前記半導体基板に対し等方性エッチングを行い、前記絶縁材料が埋め込まれた前記第１の溝に達するように横方向に延びる空洞を形成し、空洞の下に位置するベースプレート部と、空洞および第２の溝の横に位置する枠部と、梁構造体と、固定電極とを区画形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。 - 前記ベースプレート部上に立設した電気的絶縁材料よりなる柱にて固定電極と梁構造体の少なくとも一方を支持するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の半導体力学量センサ。
- ベースプレート部と、枠部と、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、梁構造体の可動電極に対向して配置された固定電極とを備えた半導体力学
量センサの製造方法であって、
単層の半導体基板の上面から異方性エッチングを行い、可動および固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝、および固定電極と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部から支持するための第１の溝よりも深い縦方向に延びる第２の溝を形成するとともに、これら溝を絶縁材料で埋め込む工程と、
前記第１および第２の溝を絶縁材料で埋め込んだ後、前記半導体基板の上面から異方性エッチングを行い、枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第３の溝を形成するとともに、当該溝の底面を除く溝の側壁に保護膜を形成する工程と、
前記第３の溝の底面から前記半導体基板に対し前記第２の溝内の絶縁材料の下端が露出せず、かつ前記絶縁材料が埋め込まれた前記第１の溝に達するように等方性エッチングを行い、横方向に延びる空洞を形成し、空洞の下に位置するベースプレート部と、空洞および第３の溝の横に位置する枠部と、梁構造体と、固定電極とを区画形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。 - 支持基板の上に埋込絶縁膜を介して半導体層が形成されたＳＯＩ基板における半導体層に形成した横方向に延びる空洞により区画され、当該空洞の下に位置するベースプレート部と、
前記空洞およびＳＯＩ基板の半導体層に形成した縦方向に延びる溝により区画され、空洞および溝の横に位置する枠部と、
前記空洞および溝により区画され、空洞の上に位置し、前記枠部から延び、かつ、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、
前記空洞および溝により区画され、空洞の上に位置し、前記枠部から延び、かつ、前記梁構造体の可動電極に対向して配置された固定電極と、
前記可動電極と前記枠部との間および前記固定電極と前記枠部との間に形成され、電気的絶縁材料が埋め込まれた状態で前記空洞に達する溝と、
を備えたことを特徴とする半導体力学量センサ。 - ベースプレート部と、枠部と、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、梁構造体の可動電極に対向して配置された固定電極とを備えた半導体力学量センサの製造方法であって、
支持基板の上に埋込絶縁膜を介して半導体層が形成されたＳＯＩ基板における半導体層の上面から異方性エッチングを行い、可動および固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝を形成するとともに、当該溝を絶縁材料で埋め込む工程と、
前記第１の溝を絶縁材料で埋め込んだ後、前記半導体層の上面から異方性エッチングを行い、枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第２の溝を形成するとともに、当該溝の底面を除く溝の側壁に保護膜を形成する工程と、
前記第２の溝の底面から前記半導体層に対し埋込絶縁膜をエッチングストッパとした等方性エッチングを行い、前記絶縁材料が埋め込まれた前記第１の溝に達するように横方向に延びる空洞を形成し、空洞の下に位置するベースプレート部と、空洞および第２の溝の横に位置する枠部と、梁構造体と、固定電極とを区画形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。 - 前記ベースプレート部上に立設した電気的絶縁材料よりなる柱にて固定電極と梁構造体の少なくとも一方を支持するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の半導体力学量センサ。
- ベースプレート部と、枠部と、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、梁構造体の可動電極に対向して配置された固定電極とを備えた半導体力学量センサの製造方法であって、
支持基板の上に埋込絶縁膜を介して半導体層が形成されたＳＯＩ基板における半導体層の上面から異方性エッチングを行い、可動および固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝、および固定電極と梁構造体の少なくとも一方をベースプレート部から支持するための第１の溝よりも深く前記埋込絶縁膜に達する縦方向に延びる第２の溝を形成するとともに、これら溝を絶縁材料で埋め込む工程と、
前記第１および第２の溝を絶縁材料で埋め込んだ後、前記半導体基板の上面から異方性エッチングを行い、枠部と梁構造体と固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第３の溝を形成するとともに、当該溝の底面を除く溝の側壁に保護膜を形成する工程と、
前記第３の溝の底面から前記半導体層に対し埋込絶縁膜をエッチングストッパとした等方性エッチングを行い、前記絶縁材料が埋め込まれた前記第１の溝に達するように横方向に延びる空洞を形成し、空洞の下に位置するベースプレート部と、空洞および第３の溝の横に位置する枠部と、梁構造体と、固定電極とを区画形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。 - 支持基板の上に埋込絶縁膜を介して半導体層が形成されたＳＯＩ基板における支持基板に形成した横方向に延びる１次振動子用空洞により区画され、当該空洞の下に位置する１次振動子用ベースプレート部と、
前記空洞と半導体層に形成した縦方向に延びる１次振動子用溝と埋込絶縁膜に形成した透孔により区画され、１次振動子用空洞と溝と透孔の横に位置する１次振動子用枠部と、
前記１次振動子用空洞と溝と透孔により区画され、前記１次振動子用枠部から延び、かつ、可動電極を有する１次振動子と、
半導体層に形成した横方向に延びる空洞と、半導体層に形成した縦方向に延びる溝とにより区画され、前記１次振動子用枠部から延び、かつ、前記１次振動子の可動電極に対向して配置された１次振動子励振用固定電極と、
前記１次振動子における半導体層に形成した横方向に延びる２次振動子用空洞により区 画され、当該空洞の下に位置する２次振動子用ベースプレート部と、
前記２次振動子用空洞および前記１次振動子における半導体層に形成した縦方向に延びる２次振動子用溝により区画され、１次振動子において２次振動子用空洞および溝の横に位置し、かつ、前記１次振動子の可動電極の支持部材となる２次振動子用枠部と、
前記２次振動子用空洞および溝により区画され、１次振動子において２次振動子用空洞の上に位置し、前記２次振動子用枠部から延び、かつ、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、
前記２次振動子用空洞および溝により区画され、１次振動子において２次振動子用空洞の上に位置し、前記２次振動子用枠部から延び、かつ、前記梁構造体の可動電極に対向して配置された２次振動子用固定電極と、
前記１次振動子の可動電極と２次振動子用枠部との間および前記１次振動子励振用固定電極と前記１次振動子用枠部との間に形成され、電気的絶縁材料が埋め込まれた状態で前記空洞に達する溝と、
前記梁構造体の可動電極と前記２次振動子用枠部との間および前記２次振動子用固定電極と前記２次振動子用枠部との間に形成され、電気的絶縁材料が埋め込まれた状態で前記空洞に達する溝と、
を備えたことを特徴とする半導体力学量センサ。 - １次振動子用ベースプレート部と、１次振動子用枠部と、可動電極を有する１次振動子と、１次振動子の可動電極に対向して配置された１次振動子励振用固定電極と、２次振動子用ベースプレート部と、２次振動子用枠部と、力学量により変位する可動電極を有する梁構造体と、２次振動子用固定電極とを備えた半導体力学量センサの製造方法であって、
支持基板の上に埋込絶縁膜を介して半導体層が形成されたＳＯＩ基板における半導体層の上面から異方性エッチングを行い、可動電極を枠部から電気的に絶縁するとともに固定電極を枠部から電気的に絶縁するための縦方向に延びる第１の溝を形成し、さらに、当該溝を絶縁材料で埋め込む工程と、
前記第１の溝を絶縁材料で埋め込んだ後、前記半導体層の上面から異方性エッチングを行い、１次振動子用ベースプレート部と１次振動子用枠部と１次振動子と１次振動子励振用固定電極と２次振動子用ベースプレート部と２次振動子用枠部と梁構造体と２次振動子用固定電極を区画形成するための縦方向に延びる第２の溝を形成するとともに、当該溝の底面を除く溝の側面に保護膜を形成する工程と、
前記第２の溝の底面から前記半導体層に対し縦方向に延びる第３の溝を形成するとともに、第３の溝での底面の埋込絶縁膜に対し縦方向に延びる透孔を形成する工程と、
前記第３の溝および透孔から前記半導体層および支持基板に対し等方性エッチングを行い、前記絶縁材料が埋め込まれた前記第１の溝に達するように横方向に延びる空洞を形成し、１次振動子用ベースプレート部と１次振動子用枠部と１次振動子と１次振動子励振用固定電極と２次振動子用ベースプレート部と２次振動子用枠部と梁構造体と２次振動子用固定電極を区画形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。 - 前記溝を埋め込む材料は、絶縁材料または、絶縁材料で被われた材料であることを特徴とする請求項１，３，５，７，９のいずれか一項に記載の半導体力学量センサ。
- 前記溝を埋め込む材料は、絶縁材料または、絶縁材料で被われた材料であることを特徴とする請求項２，４，６，８，１０のいずれか１項に記載の半導体力学量センサの製造方法。
- 前記保護膜は、酸化膜であることを特徴とする請求項２，４，６，８，１０のいずれか１項に記載の半導体力学量センサの製造方法。
- 前記酸化膜は、熱酸化膜であることを特徴とする請求項１３に記載の半導体力学量センサの製造方法。
- 前記酸化膜は、酸素プラズマ処理により形成したものであることを特徴とする請求項１３に記載の半導体力学量センサの製造方法。
- 前記保護膜は、溝形成のためのエッチングの際に生じる保護膜であることを特徴とする請求項２，４，６，８，１０のいずれか１項に記載の半導体力学量センサの製造方法。
- 可動および固定電極を枠部から電気的に絶縁するための溝の平面構造として、枠部から突出する部位における中央部を先端側に張り出す形状にしたことを特徴とする請求項２，４，６，８，１０のいずれか１項に記載の半導体力学量センサの製造方法。
- 前記溝を埋め込んだ電気的絶縁材料は前記空洞に対して突き出ていることを特徴とする請求項１，５，９のいずれか１項に記載の半導体力学量センサ。
- 前記溝の側壁保護膜を最終工程までに取り除くようにしたことを特徴とする請求項２，４，６，８，１０のいずれか１項に記載の半導体力学量センサの製造方法。
- 前記梁構造体上の配線材以外の膜の少なくともその一部を最終工程までに取り除くようにしたことを特徴とする請求項２，４，６，８，１０のいずれか１項に記載の半導体力学量センサの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30432399A JP4238437B2 (ja) | 1999-01-25 | 1999-10-26 | 半導体力学量センサとその製造方法 |
| US09/490,372 US6388300B1 (en) | 1999-01-25 | 2000-01-24 | Semiconductor physical quantity sensor and method of manufacturing the same |
| DE10003066A DE10003066B4 (de) | 1999-01-25 | 2000-01-25 | Halbleitersensor für eine physikalische Größe und Verfahren zum Herstellen desselben |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1557399 | 1999-01-25 | ||
| JP11-15573 | 1999-01-25 | ||
| JP30432399A JP4238437B2 (ja) | 1999-01-25 | 1999-10-26 | 半導体力学量センサとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000286430A JP2000286430A (ja) | 2000-10-13 |
| JP4238437B2 true JP4238437B2 (ja) | 2009-03-18 |
Family
ID=26351749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30432399A Expired - Fee Related JP4238437B2 (ja) | 1999-01-25 | 1999-10-26 | 半導体力学量センサとその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6388300B1 (ja) |
| JP (1) | JP4238437B2 (ja) |
| DE (1) | DE10003066B4 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2450713A1 (en) | 2010-11-04 | 2012-05-09 | Seiko Epson Corporation | Functional device, method of manufacturing the functional device, physical quantity sensor, and electronic apparatus |
| US9068835B2 (en) | 2011-04-20 | 2015-06-30 | Seiko Epson Corporation | Functional element, sensor element, electronic apparatus, and method for producing a functional element |
Families Citing this family (56)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6871544B1 (en) * | 1999-03-17 | 2005-03-29 | Input/Output, Inc. | Sensor design and process |
| DE10100438B4 (de) * | 2001-01-08 | 2006-05-11 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements und Sensorelement |
| JP2002318244A (ja) * | 2001-04-24 | 2002-10-31 | Denso Corp | 半導体力学量センサとその製造方法 |
| US6739189B2 (en) * | 2001-04-26 | 2004-05-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Micro structure for vertical displacement detection and fabricating method thereof |
| DE10196531B4 (de) | 2001-06-21 | 2005-06-30 | Mitsubishi Denki K.K. | Beschleunigungssensor und Herstellungsverfahren dafür |
| DE10152254A1 (de) * | 2001-10-20 | 2003-04-30 | Bosch Gmbh Robert | Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren |
| DE60223136D1 (de) | 2002-06-20 | 2007-12-06 | St Microelectronics Srl | Mikroelektromechanisches Bauelement, insbesondere Mikroaktor für Festplatteneinheiten, und Verfahren zu dessen Herstellung |
| DE10235371A1 (de) * | 2002-08-02 | 2004-02-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Vorrichtung, insbesondere einer mikromechanischen Schwingspiegelvorrichtung |
| DE10243511A1 (de) * | 2002-09-19 | 2004-04-01 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und mikromechanische Vorrichtung |
| JP4085854B2 (ja) * | 2003-03-20 | 2008-05-14 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサの製造方法 |
| TWI229354B (en) * | 2003-12-31 | 2005-03-11 | Via Tech Inc | Capacitor pair structure for increasing the match thereof |
| EP1624284B1 (en) * | 2004-07-29 | 2017-07-19 | STMicroelectronics Srl | Mems-type high-sensitivity inertial sensor and manufacturing process thereof |
| JP4633574B2 (ja) * | 2005-08-08 | 2011-02-16 | 三菱電機株式会社 | 薄膜構造体およびその製造方法 |
| TWI261350B (en) * | 2005-09-02 | 2006-09-01 | Wintek Corp | Electronic member with conductive connection structure |
| US8043950B2 (en) * | 2005-10-26 | 2011-10-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP2007248147A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | 加速度センサの構造及びその製造方法 |
| US7493815B1 (en) | 2006-06-07 | 2009-02-24 | The Research Foundation Of The State University Of New York | MEMS switch triggered by shock and/or acceleration |
| EP2038207A2 (en) * | 2006-06-29 | 2009-03-25 | Nxp B.V. | Integrated single-crystal mems device |
| DE102006049886B4 (de) * | 2006-10-23 | 2014-10-16 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanisches Bauelement mit einer schwingfähigen mikromechanischen Struktur, Sensorbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Bauelements |
| KR100868758B1 (ko) * | 2007-01-15 | 2008-11-13 | 삼성전기주식회사 | 압저항 센서를 구비한 회전형 ｍｅｍｓ 디바이스 |
| JP5110885B2 (ja) | 2007-01-19 | 2012-12-26 | キヤノン株式会社 | 複数の導電性の領域を有する構造体 |
| US8076893B2 (en) * | 2008-09-04 | 2011-12-13 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Displacement actuation and sensing for an electrostatic drive |
| JP5260342B2 (ja) * | 2009-01-30 | 2013-08-14 | ローム株式会社 | Ｍｅｍｓセンサ |
| JP5257115B2 (ja) * | 2009-02-10 | 2013-08-07 | 大日本印刷株式会社 | 力学量センサ及びその製造方法 |
| JP2010286471A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-12-24 | Seiko Epson Corp | Ｍｅｍｓセンサー、電子機器 |
| US8418555B2 (en) * | 2009-06-26 | 2013-04-16 | Honeywell International Inc. | Bidirectional, out-of-plane, comb drive accelerometer |
| JP5592087B2 (ja) * | 2009-08-06 | 2014-09-17 | ローム株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
| JP2011112455A (ja) * | 2009-11-25 | 2011-06-09 | Seiko Epson Corp | Ｍｅｍｓセンサー及びその製造方法並びに電子機器 |
| DE102011081014B4 (de) | 2011-08-16 | 2020-01-23 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanisches Bauteil und Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil |
| JP5790297B2 (ja) * | 2011-08-17 | 2015-10-07 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量センサー及び電子機器 |
| JP2013064667A (ja) * | 2011-09-19 | 2013-04-11 | Denso Corp | Ｍｅｍｓデバイス |
| JP5999302B2 (ja) | 2012-02-09 | 2016-09-28 | セイコーエプソン株式会社 | 電子デバイスおよびその製造方法、並びに電子機器 |
| JP5983912B2 (ja) | 2012-02-09 | 2016-09-06 | セイコーエプソン株式会社 | 電子デバイスおよびその製造方法、並びに電子機器 |
| JP6056177B2 (ja) | 2012-04-11 | 2017-01-11 | セイコーエプソン株式会社 | ジャイロセンサー、電子機器 |
| JP2014021037A (ja) | 2012-07-23 | 2014-02-03 | Seiko Epson Corp | Ｍｅｍｓデバイス、電子モジュール、電子機器、及び移動体 |
| US9711392B2 (en) | 2012-07-25 | 2017-07-18 | Infineon Technologies Ag | Field emission devices and methods of making thereof |
| RU2526789C1 (ru) * | 2013-03-12 | 2014-08-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Чувствительный элемент интегрального акселерометра |
| JP6206651B2 (ja) | 2013-07-17 | 2017-10-04 | セイコーエプソン株式会社 | 機能素子、電子機器、および移動体 |
| JP6020392B2 (ja) * | 2013-09-03 | 2016-11-02 | 株式会社デンソー | 加速度センサ |
| JP6344552B2 (ja) * | 2014-04-18 | 2018-06-20 | セイコーエプソン株式会社 | 機能素子、電子機器、および移動体 |
| JP6435631B2 (ja) * | 2014-04-23 | 2018-12-12 | 株式会社デンソー | 角速度センサ |
| CN105301283B (zh) * | 2014-06-17 | 2019-02-19 | 精工爱普生株式会社 | 功能元件、电子设备及移动体 |
| JP2016042074A (ja) | 2014-08-13 | 2016-03-31 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量センサー、電子機器および移動体 |
| DE102015212669B4 (de) | 2015-07-07 | 2018-05-03 | Infineon Technologies Ag | Kapazitive mikroelektromechanische Vorrichtung und Verfahren zum Ausbilden einer kapazitiven mikroelektromechanischen Vorrichtung |
| JP6485260B2 (ja) * | 2015-07-10 | 2019-03-20 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量センサー、物理量センサー装置、電子機器および移動体 |
| CN105307092B (zh) | 2015-12-04 | 2018-03-23 | 歌尔股份有限公司 | Mems麦克风、环境传感器的集成结构及制造方法 |
| IT201600079455A1 (it) | 2016-07-28 | 2018-01-28 | St Microelectronics Srl | Procedimento di fabbricazione di un dispositivo a microspecchio di tipo mems e relativo dispositivo |
| JP6688490B2 (ja) * | 2016-12-26 | 2020-04-28 | 株式会社村田製作所 | 電子デバイス及びその製造方法 |
| US10800650B1 (en) | 2017-02-02 | 2020-10-13 | Sitime Corporation | MEMS with small-molecule barricade |
| DE102017102190B4 (de) * | 2017-02-03 | 2020-06-04 | Infineon Technologies Ag | Membranbauteile und Verfahren zum Bilden eines Membranbauteils |
| JP6943121B2 (ja) | 2017-09-29 | 2021-09-29 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器および移動体 |
| CN109678102B (zh) * | 2018-12-28 | 2024-07-19 | 杭州士兰集成电路有限公司 | Mems结构及其制造方法 |
| DE102019214261B3 (de) * | 2019-09-19 | 2020-08-20 | Robert Bosch Gmbh | Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches System und mikromechanisches System |
| EP3916760B1 (en) * | 2020-05-28 | 2024-07-03 | Imec VZW | A method for producing an undercut in a 300 mm silicon-on-insulator platform |
| US11634320B2 (en) * | 2021-02-22 | 2023-04-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited | Micro-electromechanical system device including a precision proof mass element and methods for forming the same |
| CN114814293B (zh) * | 2022-06-29 | 2022-09-09 | 成都华托微纳智能传感科技有限公司 | 一种锯齿形梳齿结构的mems加速度计 |
Family Cites Families (85)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5019154A (ja) | 1973-06-21 | 1975-02-28 | ||
| JPS5568679A (en) | 1978-11-17 | 1980-05-23 | Hitachi Ltd | Semiconductor pressure sensor and fabrication of the same |
| CH642461A5 (fr) | 1981-07-02 | 1984-04-13 | Centre Electron Horloger | Accelerometre. |
| JPS5862425A (ja) | 1981-10-09 | 1983-04-13 | Tokyo Gas Co Ltd | 地震時に於ける供給ガスの緊急遮断装置 |
| JPS5938621A (ja) | 1982-08-27 | 1984-03-02 | Nissan Motor Co Ltd | 振動分析装置 |
| US4783237A (en) | 1983-12-01 | 1988-11-08 | Harry E. Aine | Solid state transducer and method of making same |
| FR2558263B1 (fr) | 1984-01-12 | 1986-04-25 | Commissariat Energie Atomique | Accelerometre directif et son procede de fabrication par microlithographie |
| US4598585A (en) | 1984-03-19 | 1986-07-08 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Planar inertial sensor |
| US4574327A (en) | 1984-05-18 | 1986-03-04 | Becton, Dickinson And Company | Capacitive transducer |
| JPS6173071A (ja) | 1984-09-14 | 1986-04-15 | インタ−ナシヨナル・スタンダ−ド・エレクトリツク・コ−ポレ−シヨン | 可撓性ヒンジ装置 |
| JPS6184537A (ja) | 1984-10-02 | 1986-04-30 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 容量式センサの製造方法 |
| JPH07121159B2 (ja) | 1985-03-26 | 1995-12-20 | 日本電気株式会社 | 超音波トランスジユ−サ |
| FR2580389B2 (fr) | 1985-04-16 | 1989-03-03 | Sfena | Accelerometre micro-usine a rappel electrostatique |
| US4679434A (en) | 1985-07-25 | 1987-07-14 | Litton Systems, Inc. | Integrated force balanced accelerometer |
| JPH0682843B2 (ja) | 1985-09-20 | 1994-10-19 | 日産自動車株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0821722B2 (ja) | 1985-10-08 | 1996-03-04 | 日本電装株式会社 | 半導体振動・加速度検出装置 |
| JPS62207917A (ja) | 1986-03-10 | 1987-09-12 | Fujitsu Ltd | 振動・加速度センサ− |
| JPH0626254B2 (ja) | 1987-06-10 | 1994-04-06 | 横河電機株式会社 | 半導体圧力センサの製造方法 |
| US4951510A (en) | 1988-07-14 | 1990-08-28 | University Of Hawaii | Multidimensional force sensor |
| US5008774A (en) | 1989-02-28 | 1991-04-16 | United Technologies Corporation | Capacitive accelerometer with mid-plane proof mass |
| JPH02260333A (ja) | 1989-03-31 | 1990-10-23 | Fujikura Ltd | マイクロメカニカルスイッチの製造方法 |
| JPH0830718B2 (ja) | 1989-05-24 | 1996-03-27 | 日産自動車株式会社 | 半導体加速度センサ |
| JP2811768B2 (ja) | 1989-07-17 | 1998-10-15 | 株式会社デンソー | 半導体式加速度センサおよびその製造方法 |
| US5006487A (en) | 1989-07-27 | 1991-04-09 | Honeywell Inc. | Method of making an electrostatic silicon accelerometer |
| US5115291A (en) | 1989-07-27 | 1992-05-19 | Honeywell Inc. | Electrostatic silicon accelerometer |
| JP2822486B2 (ja) | 1989-09-27 | 1998-11-11 | 株式会社デンソー | 感歪センサおよびその製造方法 |
| US5163329A (en) | 1989-12-29 | 1992-11-17 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Semiconductor pressure sensor |
| DE4000903C1 (ja) | 1990-01-15 | 1990-08-09 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De | |
| JPH03219517A (ja) | 1990-01-25 | 1991-09-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 地震検出装置 |
| JP2858357B2 (ja) | 1990-06-08 | 1999-02-17 | 松下電器産業株式会社 | 電気コンロ |
| US5417111A (en) | 1990-08-17 | 1995-05-23 | Analog Devices, Inc. | Monolithic chip containing integrated circuitry and suspended microstructure |
| DE69113632T2 (de) | 1990-08-17 | 1996-03-21 | Analog Devices Inc | Monolithischer beschleunigungsmesser. |
| US5314572A (en) | 1990-08-17 | 1994-05-24 | Analog Devices, Inc. | Method for fabricating microstructures |
| JP2786321B2 (ja) | 1990-09-07 | 1998-08-13 | 株式会社日立製作所 | 半導体容量式加速度センサ及びその製造方法 |
| US5221400A (en) | 1990-12-11 | 1993-06-22 | Delco Electronics Corporation | Method of making a microaccelerometer having low stress bonds and means for preventing excessive z-axis deflection |
| DE4106933B4 (de) | 1991-03-05 | 2004-12-16 | Robert Bosch Gmbh | Strukturierungsverfahren |
| JP2997962B2 (ja) | 1991-09-02 | 2000-01-11 | 株式会社日立製作所 | 半導体センサ用単結晶半導体基板の製造方法及び半導体センサ |
| KR940010492B1 (ko) | 1991-11-21 | 1994-10-24 | 한국과학기술연구원 | 실리콘 용융접합을 이용한 센서용 실리콘 구조 및 그 제조방법 |
| JPH05167083A (ja) | 1991-12-12 | 1993-07-02 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 空洞領域内蔵半導体基板およびその製造方法 |
| DE69206770T2 (de) | 1991-12-19 | 1996-07-11 | Motorola Inc | Dreiachsiger Beschleunigungsmesser |
| US5198390A (en) | 1992-01-16 | 1993-03-30 | Cornell Research Foundation, Inc. | RIE process for fabricating submicron, silicon electromechanical structures |
| JPH05190872A (ja) | 1992-01-16 | 1993-07-30 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体圧力センサおよびその製造方法 |
| JPH05281251A (ja) | 1992-03-31 | 1993-10-29 | Fuji Electric Co Ltd | 加速度センサおよびその製造方法 |
| JP2729005B2 (ja) | 1992-04-01 | 1998-03-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
| EP0567075B1 (en) | 1992-04-22 | 2001-10-24 | Denso Corporation | A method for producing semiconductor device |
| JP3503146B2 (ja) | 1992-05-27 | 2004-03-02 | 株式会社デンソー | 半導体装置の製造方法 |
| US5241864A (en) | 1992-06-17 | 1993-09-07 | Motorola, Inc. | Double pinned sensor utilizing a tensile film |
| US5337606A (en) | 1992-08-10 | 1994-08-16 | Motorola, Inc. | Laterally sensitive accelerometer and method for making |
| JP3151956B2 (ja) | 1992-09-04 | 2001-04-03 | 株式会社村田製作所 | 加速度センサ |
| JP3669713B2 (ja) | 1992-10-13 | 2005-07-13 | 株式会社デンソー | 角速度センサ |
| JP3293194B2 (ja) | 1992-10-13 | 2002-06-17 | 株式会社デンソー | 力学量センサ |
| FR2700014B1 (fr) | 1992-12-08 | 1995-04-28 | Commissariat Energie Atomique | Capteur capacitif sensible aux accélérations orientées dans toutes les directions d'un plan. |
| FR2700012B1 (fr) | 1992-12-28 | 1995-03-03 | Commissariat Energie Atomique | Accéléromètre intégré à axe sensible parallèle au substrat. |
| FR2700065B1 (fr) * | 1992-12-28 | 1995-02-10 | Commissariat Energie Atomique | Procédé de fabrication d'accéléromètres utilisant la technologie silicium sur isolant. |
| EP0683921B1 (en) | 1993-02-04 | 2004-06-16 | Cornell Research Foundation, Inc. | Microstructures and single mask, single-crystal process for fabrication thereof |
| US5546227A (en) | 1993-02-24 | 1996-08-13 | Olympus Optical Co., Ltd. | Image display apparatus |
| DE4315012B4 (de) | 1993-05-06 | 2007-01-11 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Sensoren und Sensor |
| US5427975A (en) * | 1993-05-10 | 1995-06-27 | Delco Electronics Corporation | Method of micromachining an integrated sensor on the surface of a silicon wafer |
| US5563343A (en) | 1993-05-26 | 1996-10-08 | Cornell Research Foundation, Inc. | Microelectromechanical lateral accelerometer |
| US5610335A (en) | 1993-05-26 | 1997-03-11 | Cornell Research Foundation | Microelectromechanical lateral accelerometer |
| JP3189506B2 (ja) | 1993-06-07 | 2001-07-16 | 株式会社村田製作所 | 加速度センサ |
| JPH06347475A (ja) | 1993-06-08 | 1994-12-22 | Murata Mfg Co Ltd | 加速度センサおよびその製造方法 |
| US5824901A (en) | 1993-08-09 | 1998-10-20 | Leica Geosystems Ag | Capacitive sensor for measuring accelerations and inclinations |
| JP2765610B2 (ja) | 1993-09-02 | 1998-06-18 | 株式会社デンソー | 半導体振動・加速度検出装置 |
| JPH07140167A (ja) | 1993-11-17 | 1995-06-02 | Fuji Electric Co Ltd | 容量型加速度センサ |
| DE4400127C2 (de) | 1994-01-05 | 2003-08-14 | Bosch Gmbh Robert | Kapazitiver Beschleunigungssensor und Verfahren zu seiner Herstellung |
| JPH09153627A (ja) | 1995-11-30 | 1997-06-10 | Denso Corp | 半導体力学センサ |
| JPH07306221A (ja) | 1994-05-11 | 1995-11-21 | Nippondenso Co Ltd | 半導体加速度センサ |
| DE4419844B4 (de) * | 1994-06-07 | 2009-11-19 | Robert Bosch Gmbh | Beschleunigungssensor |
| US5827965A (en) | 1994-06-20 | 1998-10-27 | Sony Corporation | Navigation device employing an electret vibration sensor |
| JPH0821722A (ja) | 1994-07-08 | 1996-01-23 | Mitsutoyo Corp | 形状測定方法および装置 |
| US5542295A (en) | 1994-12-01 | 1996-08-06 | Analog Devices, Inc. | Apparatus to minimize stiction in micromachined structures |
| US5511420A (en) | 1994-12-01 | 1996-04-30 | Analog Devices, Inc. | Electric field attraction minimization circuit |
| JPH08236788A (ja) | 1995-02-28 | 1996-09-13 | Nippon Motorola Ltd | 半導体センサの製造方法 |
| JPH08254428A (ja) | 1995-03-16 | 1996-10-01 | Nippondenso Co Ltd | 角速度センサ |
| JP3114570B2 (ja) | 1995-05-26 | 2000-12-04 | オムロン株式会社 | 静電容量型圧力センサ |
| JPH0992909A (ja) | 1995-09-21 | 1997-04-04 | Casio Comput Co Ltd | スイッチング素子、スイッチング素子の製造方法、およびスイッチング素子を用いた表示装置 |
| JPH09145740A (ja) | 1995-09-22 | 1997-06-06 | Denso Corp | 加速度センサ |
| JP3430771B2 (ja) | 1996-02-05 | 2003-07-28 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサの製造方法 |
| JP3310154B2 (ja) | 1996-02-23 | 2002-07-29 | 富士電機株式会社 | 半導体式加速度センサおよびその製造方法 |
| DE19632060B4 (de) * | 1996-08-09 | 2012-05-03 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Drehratensensors |
| JP3564898B2 (ja) | 1996-10-25 | 2004-09-15 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
| US6121552A (en) * | 1997-06-13 | 2000-09-19 | The Regents Of The University Of Caliofornia | Microfabricated high aspect ratio device with an electrical isolation trench |
| JPH1151967A (ja) * | 1997-08-08 | 1999-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | 多軸加速度センサ及びその製造方法 |
| US6060336A (en) * | 1998-12-11 | 2000-05-09 | C.F. Wan Incorporated | Micro-electro mechanical device made from mono-crystalline silicon and method of manufacture therefore |
-
1999
- 1999-10-26 JP JP30432399A patent/JP4238437B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-01-24 US US09/490,372 patent/US6388300B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-25 DE DE10003066A patent/DE10003066B4/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2450713A1 (en) | 2010-11-04 | 2012-05-09 | Seiko Epson Corporation | Functional device, method of manufacturing the functional device, physical quantity sensor, and electronic apparatus |
| US9086428B2 (en) | 2010-11-04 | 2015-07-21 | Seiko Epson Corporation | Functional device, method of manufacturing the functional device, physical quantity sensor, and electronic apparatus |
| US9678100B2 (en) | 2010-11-04 | 2017-06-13 | Seiko Epson Corporation | Functional device, method of manufacturing the functional device, physical quantity sensor, and electronic apparatus |
| US9068835B2 (en) | 2011-04-20 | 2015-06-30 | Seiko Epson Corporation | Functional element, sensor element, electronic apparatus, and method for producing a functional element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6388300B1 (en) | 2002-05-14 |
| DE10003066A1 (de) | 2000-08-03 |
| DE10003066B4 (de) | 2010-12-30 |
| JP2000286430A (ja) | 2000-10-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4238437B2 (ja) | 半導体力学量センサとその製造方法 | |
| JP4737276B2 (ja) | 半導体力学量センサおよびその製造方法 | |
| JP2007210083A (ja) | Ｍｅｍｓ素子及びその製造方法 | |
| US20020158293A1 (en) | Micro structure for vertical displacement detection and fabricating method thereof | |
| JPH11513844A (ja) | コリオリ回転速度センサの製造方法 | |
| EP2038207A2 (en) | Integrated single-crystal mems device | |
| US9714165B1 (en) | MEMS sensor | |
| KR100348177B1 (ko) | 단결정 실리콘의 마이크로머시닝 기법에서의 깊은 트렌치절연막을 이용한 절연 방법 | |
| JPH11183518A (ja) | 加速度計およびジャイロを備えたセンサを製造する方法、並びにその方法で製造したセンサ | |
| JP2007279056A (ja) | 半導体力学量センサ | |
| JP5790003B2 (ja) | 加速度センサー | |
| JP4386002B2 (ja) | 半導体力学量センサの製造方法 | |
| JP5070026B2 (ja) | コンデンサマイクロホン及びその製造方法 | |
| JP2006047284A (ja) | 半導体力学量センサおよびその製造方法 | |
| JP2002228678A (ja) | 半導体力学量センサとその製造方法 | |
| JP2002318244A (ja) | 半導体力学量センサとその製造方法 | |
| JP5837286B2 (ja) | 半導体基板のエッチング方法および静電容量型ｍｅｍｓセンサの製造方法 | |
| JP2014057125A (ja) | 電子装置およびその製造方法、並びに発振器 | |
| JPH11201984A (ja) | 半導体力学量センサ及びその製造方法 | |
| JP2012127692A (ja) | Ｍｅｍｓセンサおよびその製造方法、ならびにｍｅｍｓパッケージ | |
| JP2009250632A (ja) | 半導体力学量センサおよびその製造方法 | |
| JP4515069B2 (ja) | 半導体力学量センサ | |
| CN110366083B (zh) | Mems器件及其制备方法 | |
| US11679976B2 (en) | Structure forming method and device | |
| JP2002148278A (ja) | 半導体力学量センサとその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051111 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080826 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081027 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081125 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081208 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120109 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130109 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140109 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |